[发明专利]基于栅极保护的级联电路及级联器件

权利要求书

1.一种基于栅极保护的级联电路，其特征在于，所述级联电路包括高压耗尽型器件、低压增强型器件及低压耗尽型器件，所述高压耗尽型器件包括第一栅极、第一源极及第一漏极，低压增强型器件包括第二栅极、第二源极及第二漏极，低压耗尽型器件包括第三栅极、第三源极及第三漏极，所述第一源极与第二漏极电性连接，第一栅极与第二源极电性连接，第二栅极与第三源极和第三栅极电性连接，第一漏极作为级联电路的漏极，第二源极作为级联电路的源极，第三漏极作为级联电路的栅极；所述级联电路工作时，驱动电压施加于级联电路的栅极，驱动电压产生的驱动电流通过低压耗尽型器件的沟道对第二栅极进行充电，低压耗尽型器件工作在饱和区，当低压增强型器件的栅极正向电流等于低压耗尽型器件的饱和电流时，低压耗尽型器件的沟道关闭，驱动电压停止对第二栅极充电；所述低压耗尽型器件的尺寸小于高压耗尽型器件和低压增强型器件的尺寸；低压增强型器件和低压耗尽型器件的耐压小于高压耗尽型器件的耐压。

2.根据权利要求1所述的基于栅极保护的级联电路，其特征在于，所述高压耗尽型器件为Ⅲ族氮化物高压耗尽型器件，低压增强型器件为Ⅲ族氮化物低压增强型器件，低压耗尽型器件为Ⅲ族氮化物低压耗尽型器件。

3.根据权利要求2所述的基于栅极保护的级联电路，其特征在于，所述高压耗尽型器件为基于氮化镓/铝镓氮异质结的Ⅲ族氮化物高压耗尽型器件，低压增强型器件为基于氮化镓/铝镓氮异质结的Ⅲ族氮化物低压增强型器件，低压耗尽型器件为基于氮化镓/铝镓氮异质结的Ⅲ族氮化物低压耗尽型器件。

4.一种基于栅极保护的级联器件，其特征在于，所述级联器件包括衬底、位于衬底上的外延结构、位于外延结构上的一层或多层钝化层及多个电极，所述外延结构包括位于衬底上的沟道层及位于沟道层上的势垒层，所述外延结构上设有增强区域及第一耗尽区域和第二耗尽区域，所述电极包括位于第一耗尽区域上的第一栅极、位于增强区域上的第二栅极、位于第二耗尽区域上的第三栅极、位于第一栅极旁侧的第一漏极、位于第一栅极和第二栅极之间的中间电极、位于第二栅极旁侧的第二源极、及位于第三栅极两侧的第三源极和第三漏极，第一栅极与第二源极电性连接，第二栅极与第三源极和第三栅极电性连接，其中，第一漏极作为级联器件的漏极，第二源极作为级联器件的源极，第三漏极作为级联器件的栅极；所述级联器件工作时，驱动电压施加于级联电路的栅极，驱动电压产生的驱动电流通过低压耗尽型器件的沟道对第二栅极进行充电，低压耗尽型器件工作在饱和区，当低压增强型器件的栅极正向电流等于低压耗尽型器件的饱和电流时，低压耗尽型器件的沟道关闭，驱动电压停止对第二栅极充电；所述低压耗尽型器件的尺寸小于高压耗尽型器件和低压增强型器件的尺寸；低压增强型器件和低压耗尽型器件的耐压小于高压耗尽型器件的耐压。

5.根据权利要求4所述的基于栅极保护的级联器件，其特征在于，所述钝化层包括：

第一钝化层，位于外延结构及第一漏极、中间电极、第二源极、第三源极和第三漏极上方；

第二钝化层，位于第一钝化层上方，且第二钝化层的厚度小于第一钝化层的厚度；

一层或多层第三钝化层，位于第二钝化层及第一栅极、第二栅极和第三栅极上方。

6.根据权利要求5所述的基于栅极保护的级联器件，其特征在于，所述第一钝化层为氮化硅层或氧化硅层中的一种或多种的组合，厚度为20nm~250nm。

7.根据权利要求5所述的基于栅极保护的级联器件，其特征在于，所述第二钝化层为氮化硅层、氧化铝层、氧化硅层中的一种或多种的组合，厚度为10nm~100nm。

8.根据权利要求5所述的基于栅极保护的级联器件，其特征在于，所述第三钝化层为氮化硅层或氧化硅层中的一种或多种的组合，每层厚度为50nm~1000nm。