[发明专利]光子增强的晶体管和功率电子器件

说明书

本发明公开了一种光子增强的晶体管和功率电子器件，其中该光子增强的晶体管包括：第一半导体层，具有第一导电类型且为轻掺杂；形成在第一半导体层之中的源区，具有第一导电类型且为重掺杂；形成在源区之上的源极金属层；形成在第一半导体层之中的沟道区，具有第二导电类型；形成在沟道区之上的栅结构；形成在第一半导体层之下的漏极金属层；形成在源区外围的隔离槽；形成在至少部分隔离槽中的发光结构，其中，发光结构用于产生用于激发第一半导体层中电子和空穴对的光线。本发明的光子增强的晶体管和功率电子器件，将发光结构设置在源区外围的隔离槽中，在不影响器件关态电流的前提下，利用光照极大地改善器件的导通电流。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种光子增强的晶体管和功率电子器件。

背景技术

氮化镓(GaN)宽禁带直接带隙材料具有高硬度、高热导率、高电子迁移率、稳定的化学性质、较小的介电常数和耐高温等优点，所以GaN在发光二极管、高频、高温、抗辐射、高压等电力电子器件中有着广泛的应用和巨大的前景。

迄今为止，基于GaN材料的异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)已经有了广泛的应用和研究，但是，常开型的HEMT并不能满足低功耗的应用要求。所以，对常关型GaN材料的垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的研究很有必要，并且也越来越受到重视。

对于GaN-VDMOS和GaN-IGBT，其源漏注入采用的是Si离子(n型沟道)和Mg离子(p型沟道)。但对于GaN材料，注入离子激活需要很高的温度，尤其对于p型沟道的Mg离子，激活率不高，这就导致GaN-VDMOS和GaN-IGBT的导通电流受到了一定的限制。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有结构简单、导通电流高的光子增强的晶体管。

根据本发明实施例的光子增强的晶体管，包括：第一半导体层，所述第一半导体层具有第一导电类型且为轻掺杂；形成在所述第一半导体层之中的源区，所述源区具有第一导电类型且为重掺杂；形成在所述源区之上的源极金属层；形成在所述第一半导体层之中的沟道区，所述沟道区具有第二导电类型，所述第二导电类型与所述第一导电类型具有相反的导电类型；形成在所述沟道区之上的栅结构；形成在所述第一半导体层之下的漏极金属层；形成在所述源区外围的隔离槽；形成在至少部分所述隔离槽中的发光结构，其中，所述发光结构用于产生用于激发所述第一半导体层中电子和空穴对的光线。

在本发明的一个实施例中，进一步包括：形成在所述第一半导体层与所述漏极金属层之间的第二半导体层，所述第二半导体层具有第一导电类型且为重掺杂。

在本发明的一个实施例中，形成在所述第一半导体层与所述漏极金属层之间的第三半导体层，所述第三半导体层具有第二导电类型且为重掺杂。

在本发明的一个实施例中，形成在所述第一半导体层与所述第三半导体层之间的第四半导体层，所述第四半导体层具有第一导电类型且为重掺杂。

在本发明的一个实施例中，所述第一半导体层的上表面开有凹槽，所述栅结构部分形成在所述凹槽中。

在本发明的一个实施例中，所述第一半导体层中形成有电荷平衡区。

在本发明的一个实施例中，所述第一半导体层包括具有直接带隙结构的半导体材料。

在本发明的一个实施例中，所述第一半导体材料包括氮化物半导体材料、砷化物半导体材料、氧化物半导体材料或锑化物半导体材料。

在本发明的一个实施例中，所述发光结构为发光二极管结构。

在本发明的一个实施例中，所述发光二极管结构包括发光层，所述发光层为量子阱或多量子阱结构。