[发明专利]III族氮化物双向器件

说明书

本文公开了III族氮化物双向器件的各个实施方式。这种双向器件包括衬底、位于衬底之上的背部沟道层以及位于背部沟道层之上的器件沟道层和器件势垒层。器件沟道层和器件势垒层被配置为产生器件二维电子气(2DEG)。此外，III族氮化物双向器件包括形成在器件势垒层之上的相应第一耗尽部分和第二耗尽部分上的第一栅极和第二栅极。III族氮化物双向器件还包括位于背部沟道层和器件沟道层之间的背部势垒。III族氮化物双向器件的背部沟道层的极化基本等于器件沟道层的极化。

技术领域

本申请涉及半导体技术，更具体地涉及III族氮化物双向器件。

背景技术

I.定义

如本文所使用的，术语“III族氮化物”或“III-N”表示如下化合物半导体，其包括氮和至少一个III族元素，诸如铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和硼(B)，并且例如包括但不限于其任何合金，诸如氮化铝镓(Al_xGa_1-xN)、氮化铟镓(In_yGa_1-yN)、氮化铝铟镓(Al_xIn_yGa_1-x-yN)、氮化镓砷磷(GaAs_aP_bN_1-a-b)、氮化铝铟镓砷磷(Al_xIN_yGa_(1-x-y)As_aP_bN_(1-a-b))。III-N通常还表示任何极性，包括但不限于Ga极化、N极化、半极化或非极化的晶向。III-N材料还可以包括纤维锌矿、闪锌矿或混合多型体，并且可以包括单晶、单晶体、多晶或非晶结构。如本文所使用的，氮化镓或GaN表示III-N化合物半导体，其中III族元素包括一些或大量的镓，但是还可以包括除镓之外的其他III族元素。

此外，如本文所使用的，术语“IV族”表示包括至少一个IV族元素(诸如硅(Si)、锗(Ge)和碳(C))的半导体，并且例如还可以包括化合物半导体，诸如硅锗(SiGe)和碳化硅(SiC)。IV族还表示包括多于一层的IV族元素或IV族元素的掺杂的半导体材料以产生应变IV族材料，并且例如还可以包括基于IV族的复合衬底，诸如硅上单晶或多晶SiC、绝缘体上硅(SOI)、注氧隔离(SIMOX)工艺衬底和蓝宝石上硅(SOS)。

注意，如本文所使用的，关于晶体管或开关的术语“低压”或“LV”描述具有多达近似50伏特(50V)的电压范围的晶体管或开关。进一步注意，术语“中压”或“MV”表示近似50伏特至近似两百伏特(近似50V至200V)的电压范围。此外，如本文所使用的，术语“高压”或“HV”表示近似两百伏特至近似一千二百伏特(近似200V至1200V)或更高的电压范围。

II.背景技术

III-V族氮化物半导体器件(诸如基于氮化镓(GaN)的晶体管)是可以使用极化场来操作以生成二维电子气(2DEG)从而允许具有低电阻损失的大电流密度的器件。结果，III族氮化物半导体器件(诸如耗尽模式(即，常开型)大电子迁移率晶体管(HEMT))被用于许多功率应用。

然而，在一些功率管理应用中，功率器件的常关型特性可能是期望的。例如，增强模式(即常关型)III族氮化物双向晶体管用在矩阵转换器中可能是有利的。在这样的情况下，具有期望的通态特性的常关型III-氮化物双向晶体管可以通过在两个晶体管栅极中的每一个的下方引入耗尽2DEG的特征来实施。不幸的是，由于双向晶体管截止时两个栅极之间的泄漏电流，用于制造常关型III族氮化物双向晶体管的一些传统技术会导致大量的功率损失。

发明内容

本公开针对一种III族氮化物双向器件，基本如结合至少一幅附图所示和/或所述以及权利要求中所阐述。

附图说明

图1示出了根据一个实施方式的示例性III族氮化物双向器件的截面图。