半导体器件和方法技术

本公开的实施方式涉及一种半导体器件和方法。在实施例中，一种半导体器件包括：包括横向二极管的碳化硅层，和布置在碳化硅层上的基于III族氮化物的半导体器件。

Semiconductor device and method

The present disclosure relates to a semiconductor device and method. In an embodiment, a semiconductor device includes a silicon carbide layer including a transverse diode, and a III group nitride based semiconductor device disposed on the silicon carbide layer.

【技术实现步骤摘要】

本公开的实施方式涉及半导体领域，并且更具体地涉及一种半导体器件和方法。
技术介绍
迄今为止，功率电子应用中使用的晶体管典型地由硅(Si)半导体材料制造。用于功率应用的常见的晶体管器件包括Si超结器件、Si功率MOSFET和Si绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。最近，已经考虑了碳化硅(SiC)功率器件。诸如氮化镓(GaN)器件等的氮化III族半导体器件现在正作为承载大电流、支持高电压和提供非常低的导通电阻与快速开关时间的有吸引力的候选者而出现。
技术实现思路
在实施例中，半导体器件包括：包括横向二极管的碳化硅层，和布置在碳化硅层上的基于III族氮化物的半导体器件。在实施例中，半导体器件包括：包括第一横向二极管和第二横向二极管的碳化硅层，和布置在碳化硅层上的基于III族氮化物的半导体器件。第一横向二极管与基于III族氮化物的半导体器件并联耦合并且第二二极管与基于III族氮化物的半导体器件串联耦合。在实施例中，方法包括：在碳化硅层上形成基于III族氮化物的沟道层，在基于III族氮化物的沟道层上形成基于III族氮化物的势垒层，形成与碳化硅层的肖特基接触，将肖特基接触与被耦合至基于III族氮化物的沟道层的欧姆接触耦合，形成与碳化硅层的欧姆接触，并且将此欧姆接触与被耦合至基于III族氮化物的沟道层的欧姆接触耦合。附图说明附图的元件不一定相对于彼此按比例。相似的附图标记指定了相应的类似部件。各种图示出的实施例的特征可以组合，除非他们彼此排斥。附图中描绘了实施例并在随后的描述中对其详述。图1图示出根据第一实施例的半导体器件的示意性截面图。图2图示出与晶体管器件并联耦合的二极管的电路图。图3图示出根据第二实施例的包括与晶体管器件并联耦合的二极管的半导体器件。图4图示出根据第三实施例的包括与晶体管器件并联耦合的二极管的半导体器件。图5图示出根据第四实施例的包括与晶体管器件并联耦合的二极管的半导体器件。图6图示出根据第五实施例的包括多个晶体管和二极管的半导体器件。图7图示出串联耦合的晶体管器件和二极管的电路图。图8图示出根据第六实施例的包括串联耦合的晶体管器件和二极管的半导体器件。图9图示出根据第七实施例的包括串联耦合的晶体管器件和二极管的半导体器件。图10图示出包括与晶体管器件串联耦合的第一二极管和与晶体管器件并联耦合的第二二极管的电路图。图11图示出根据第八实施例的包括与晶体管器件串联耦合的第一二极管和与晶体管器件并联耦合的第二二极管的半导体器件。图12图示出根据第九实施例的包括与晶体管器件串联耦合的第一二极管和与晶体管器件并联耦合的第二二极管的半导体器件。具体实施方式在下面的详细描述中，对形成其一部分并借助于专利技术可实践的图示特定实施例而示出的附图进行参考。在这方面，诸如“顶”、“底”、“前方”、“后方”、“前”、“后”等的方向术语是参照正在描述的图的定向而使用的。因为实施例的组成部件可以以大量不同定向定位，所以方向术语是用于图示的目的并且绝不是限制性的。需要理解的是，可以利用其他实施例并且可以在不脱离本专利技术的范围的情况下做出结构和逻辑改变。其以下详细描述不是从限制性意义做出的，并且本专利技术的范围由随附权利要求限定。将下面说明几个实施例。在该情况中，同样的结构特征在图中用同样或类似的附图标记来识别。在本描述的上下文中，“横向”或“横向方向”应该理解为意味着大体平行于半导体材料或半导体载体的横向延伸走向的方向或延伸。横向方向因此大体平行于这些表面或侧边。与此相比，术语“竖直”或“竖直方向”理解为意味着大体垂直于这些表面或侧边并因此垂直于横向方向走向的方向。竖直方向因此在半导体材料或半导体载体的厚度方向上走向。如该说明书采用的，术语“被耦合”和/或“被电耦合”不打算意味着元件必须直接耦合在一起，在“被耦合”或“被电耦合”的元件之间可以设置中间元件。诸如高电压耗尽型晶体管等的n沟道耗尽型器件具有意味着它能够在零栅极电压时传导电流的负阈值电压。这些器件正常情况下是导通的。诸如低电压增强型晶体管等的n沟道增强型器件具有意味着它不能在零栅极电压时传导电流的正阈值电压并且正常情况下是关断的。如这里使用的，短语“III族氮化物”是指包括氮(N)和至少一种III族元素的化合物半导体，并且包括但不限于其合金中的任一种，如，例如氮化铝镓(AlxGa(1-x)N)、氮化铟镓(InyGa(1-y)N)、氮化铝铟镓(AlxInyGa(1-x-y)N)和铝铟镓砷磷氮化物(AlxInyGa(1-x-y)AsaPbN(1-a-b))，至少一种III族元素包括铝(Al)、镓(Ga)、铟(In)和硼(B)。氮化铝镓是指用化学式AlxGa(1-x)N描述的合金，其中x＜1。图1图示出根据第一实施例的半导体器件20的示意性截面图。半导体器件20包括：包括横向二极管22的碳化硅层21，和布置在碳化硅层21上的基于III族氮化物的半导体器件23。横向二极管描述了具有大致横向于并大致平行于半导体器件20的主表面24、25中的一个的电流路径的二极管。基于III族氮化物的半导体器件23可以被认为是堆叠在横向二极管22上。横向二极管22可以与基于III族氮化物的半导体器件23并联或者串联耦合。基于III族氮化物的半导体器件23可以包括例如高电压耗尽型晶体管。在一些实施例中，基于III族氮化物的半导体器件23包括诸如高电子迁移率晶体管(HEMT)等的晶体管器件。横向二极管22可以包括通过肖特基接触与碳化硅层21耦合的阳极和通过欧姆接触与碳化硅层21耦合的阴极。在一些实施例中，横向二极管的阳极与III族氮化物半导体器件23的源极耦合，并且阴极与基于III族氮化物的半导体器件23的漏极耦合。该布置可以用来将横向二极管22与基于III族氮化物的晶体管器件并联耦合。在一些实施例中，阳极与基于III族氮化物的器件的漏极耦合，并且阴极与半导体器件20的输出耦合。该布置可以用来将横向二极管22与基于III族氮化物的晶体管器件串联耦合。在一些实施例中，碳化硅层被布置在绝缘层上，此绝缘层可以进而布置在衬底上。绝缘层可以包括二氧化硅并且衬底可以包括硅。在实施例中，半导体器件包括：包括了第一横向二极管和第二横向二极管的碳化硅层。基于III族氮化物的半导体器件被布置在碳化硅层上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：碳化硅层，包括横向二极管；和基于III族氮化物的半导体器件，被布置在所述碳化硅层上。

【技术特征摘要】
2014.12.17 US 14/573,0621.一种半导体器件，包括：
碳化硅层，包括横向二极管；和
基于III族氮化物的半导体器件，被布置在所述碳化硅层上。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述横向二极管与所
述基于III族氮化物的半导体器件并联耦合。
3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述横向二极管与所
述基于III族氮化物的半导体器件串联耦合。
4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述基于III族氮化
物的半导体器件包括晶体管器件。
5.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述基于III族氮化
物的半导体器件包括高电子迁移率晶体管。
6.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述横向二极管包括
通过肖特基接触与所述碳化硅层耦合的阳极和通过欧姆接触与所述
碳化硅层耦合的阴极。
7.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述阳极与所述基于
III族氮化物的半导体器件的源极耦合。
8.根据权利要求7所述的半导体器件，其中所述阴极与所述基于
III族氮化物的半导体器件的漏极耦合。
9.根据权利要求6所述的半导体器件，其中所述阳极与所述基于
III族氮化物的半导体器件的漏极耦合。
10.根据权利要求9所述的半导体器件，其中所述阴极与所述半
导体器件的输出耦合。
11.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述碳化硅层被布
置在绝缘层上。
12.根据权利要求11所述的半导体器件，其中所述绝缘层被布置
在衬底上。
13.根据权利要求12所述的半导体器件，其中所述绝缘层包括氧

\t化硅并且所述衬底包括硅。
14.一种半导体器件，包括：
碳化硅层，包括第一横向二极管和第二横向二极管；和
基于III族氮化物的半导体器件，布置在所述碳化硅层上，
其中所述第一横向二极管与所述基于III族氮化物的半导体器件
...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·毛德，K·霍塞尼，F·卡尔曼，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT