用于半导体器件的集成电阻器制造技术

一种异质结构半导体器件包括：第一有源区和第二有源区，每个有源区彼此电隔离，并且每个有源区包括第一有源层和第二有源层，其中一个电荷被布置在第一有源层和第二有源层之间。一个功率晶体管被形成在所述第一有源区中，并且一个集成栅极电阻器被形成在所述第二有源区中。一个栅极阵列在所述功率晶体管的第一有源区之上横向延伸。第一欧姆触点和第二欧姆触点分别被布置在所述集成栅极电阻器的第一横向端和第二横向端处，所述第一欧姆触点和所述第二欧姆触点被电连接到所述第二有源层的第二部分，所述第二欧姆触点还被电连接到所述栅极阵列。一个栅极总线被电连接到所述第一欧姆触点。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于半导体器件的集成电阻器
本公开内容涉及半导体器件和用于制造半导体器件的工艺；更具体地，涉及与开关模式功率转换器一起使用的半导体器件以及其制造方法。
技术介绍
电子器件使用电力来运行。开关模式功率转换器由于其高效率、小尺寸和低重量而被广泛使用，以为当今许多电子设备供电。常规的壁式插座提供高压交流电(ac)。在开关模式功率转换器中，通过能量传递元件转换高压交流电以提供良好调节的直流(dc)输出。开关模式功率转换器包括控制器，该控制器通过感测表示一个或多个输出量的一个或多个输入并且在闭环中控制输出来提供输出调节。在运行中，利用功率开关来通过使占空比(通常是功率开关的接通时间与总开关周期的比率)变化、使开关频率变化或使开关模式功率转换器中的功率开关的每单位时间的脉冲数目变化来提供期望的输出。集成电路通常被形成在晶片(wafer，圆片)上。该晶片然后被分离成含有集成电路的一个副本的个体管芯(die)。控制器和功率开关可以被集成在同一个管芯中，或可以在两个单独的管芯中。附图说明下面参考以下附图对本专利技术的非限制性和非穷举性的实施方案进行描述，其中贯穿各个视图，相同的附图标记指代相同的部分，除非另有说明。图1A是具有集成电阻器的半导体器件的示例示意图。图1B是图1A中示出的具有集成电阻器的半导体器件的示例布局的顶层视图。图2A是沿着切割线A-A’取得的图1B的具有集成电阻器的半导体器件的横断面视图。图2B是用于利用台面蚀刻进行隔离来制造图2A的具有集成电阻器的半导体器件的示例工艺流程。图3A是沿着切割线A-A’取得的图1B的具有集成电阻器的半导体器件的另一个实施例的横断面视图。图3B是用于利用离子注入进行隔离来制造图3A的具有集成电阻器的半导体器件的示例工艺流程。图4A是具有集成电阻器的半导体器件的另一个示例示意图。图4B是沿着图1B的示例布局的切割线A-A’取得的图4A的具有集成电阻器的半导体器件的横断面视图。图5是沿着图1B的示例布局的切割线B-B’取得的图4A的具有集成电阻器的半导体器件的横断面视图。贯穿附图的这些若干视图，对应的参考字符指示对应的部件。本领域技术人员将理解，图中的元件是为了简化和清楚而例示的，并且不一定按比例绘制。例如，图中的一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大，以帮助增进对所公开的器件的各实施方案的理解。此外，常常没有描绘在商业上可行的实施方案中有用或必要的普通但公知的元件，以便于较少受妨碍地查看所公开的这些各实施方案。具体实施方式在下面的描述中，阐述了许多具体细节以提供对本专利技术的透彻理解。然而，本领域普通技术人员将明了，不需要采用所述具体细节来实施本专利技术。在其他情况下，没有详细描述众所周知的材料或方法，以避免模糊本专利技术。贯穿本说明书提及“一个实施方案”，“一实施方案”，“一个实施例”或“一实施例”意味着，结合该实施方案或实施例描述的具体特征、结构或特性被包括在本专利技术的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书在多个地方出现的短语“在一个实施方案中”、“在一实施方案中”、“一个实施例”或“一实施例”不一定都指代相同的实施方案或实施例。此外，具体特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案或实施例中以任何合适的组合和/或子组合进行组合。具体特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述的功能的其他合适的部件中。另外，应理解，随此提供的图用于向本领域普通技术人员进行解释的目的，并且附图不一定按比例绘制。出于本公开内容的目的，“接地”或“地电位”是指如下参考电压或电位：对照所述参考电压或电位来定义或测量电子电路或集成电路(IC)的所有其他电压或电位。如本文所使用的，“晶片”是在半导体器件和集成电路的制造中使用的晶体材料的薄片，所述晶体材料诸如硅、蓝宝石、碳化硅、氮化镓等晶体材料。在本申请的上下文中，当晶体管处于“关断状态”或“关断”时，该晶体管大体上不传导电流。相反，当晶体管处于“接通状态”或“接通”时，该晶体管能够显著传导电流。举例来说，功率晶体管可以包括N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS)，其中高电压被支撑在第一端子即漏极和第二端子即源极之间。功率MOSFET可以包括功率开关，该功率开关由集成控制器电路驱动以调节提供给负载的能量。在一个实施方案中，功率晶体管包括异质结场效应晶体管(HFET)，异质结场效应晶体管也被称为高电子迁移率晶体管(HEMT)。HFET基于III-V直接过渡半导体材料，诸如砷化铝铟镓(AlInGaAs)化合物材料或氮化铝铟镓(AlInGaN)化合物材料。功率MOSFET基于Si和其他宽带隙半导体材料，诸如碳化硅(SiC)。HFET和基于SiC的功率MOSFET均由于其优于硅基器件的优异物理性质而被有利地用在某些电子器件中。例如，GaN和AlGaN/GaN晶体管通常用于高速开关应用和高功率应用(例如，200-600V以及以上)，诸如用于功率开关和功率转换器，这是由于由基于GaN的材料和器件结构提供的高电子迁移率、高击穿电压以及高饱和电子速度特性。由于HFET的物理性质，HFET可以比在相同电压下传导相同电流的其他半导体开关显著更快地改变状态，并且宽带隙可以改善HFET在升高温度下的性能。根据本专利技术的实施方案，公开了基于氮化物的HFET器件结构以及其制造方法，其包括HFET器件芯片(chip)中的单片集成栅极电阻器。在一个实施方案中，与标准HFET器件布局相比，集成器件电阻器不需要管芯上的任何附加面积。在另一个实施方案中，控制栅极电阻值以对氮化物HFET开关速度进行动态控制，特别是在高频运行时。用于功率转换器的控制器和功率开关可以一起集成在同一个集成电路管芯中，或可以被分成不同的集成电路管芯。晶体管，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、异质结场效应晶体管(HFET)、高电子迁移率晶体管(HEMT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、双极结型晶体管(BJT)、注入增强型栅极晶体管(IEGT)和门极可关断晶闸管(GTO)，可以被用作功率开关。另外，功率开关可以基于硅(Si)、氮化镓(GaN)或碳化硅(SiC)半导体。晶体管通常具有第一端子和第二端子以及控制第一端子和第二端子之间的电流的控制端子。对于MOSFET或HFET，控制端子可以被称为栅极端子，而第一端子和第二端子分别是漏极端子和源极端子。对于功率开关的集成电路，多个个体晶体管可以被并联连接在一起以用作单个功率晶体管。每个晶体管可以具有栅极指状物、源极指状物和漏极指状物，栅极指状物、源极指状物和漏极指状物然后被用来将个体晶体管耦合在一起。例如，栅极指状物可以耦合在一起作为栅极场板和栅极总线。然后该栅极总线被耦合到焊盘，该焊盘是晶体管的栅极端子。可以有利地利用栅极电阻器来抑制由基于氮化物的HFET的低栅极电荷、栅极电容和极快的开关速度引起的振荡。在示例实施方案中，栅极电阻被集成在用作功率开关的GaNHFET中。多个栅极指状物被耦合在一起以形成控制多个晶体管指状物(源极-漏极对)的栅极电极阵列。不是将栅极电极阵列和栅极总线形成在一起，而是将栅极阵列和栅极总线分开。在一个实施例中，栅极电阻器被定位在栅极阵列和栅极总线之间。特别地，栅极电阻器被布置在栅极总线和栅极阵列的下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种异质结构半导体器件，包括：第一有源层；第二有源层，其被布置在所述第一有源层上，一个电荷层被布置在所述第一有源层和所述第二有源层之间；一个功率晶体管，其具有第一有源区，所述第一有源区包括所述第一有源层的第一部分和所述第二有源层的第一部分，在运行中，电流流动通过所述电荷层的第一部分；一个栅极阵列，其在所述功率晶体管的第一有源区之上横向延伸，所述栅极阵列起所述功率晶体管的栅极的作用；一个栅极电阻器，其具有第二有源区，所述第二有源区包括所述第一有源层的第二部分、所述第二有源层的第二部分和所述电荷层的第二部分，所述第二有源区与所述第一有源区电隔离；第一触点和第二触点，所述第一触点和所述第二触点分别被布置在所述栅极电阻器的第一横向端和第二横向端，所述第一触点和所述第二触点电连接到所述第二有源层的第二部分，所述第二触点还电连接到所述栅极阵列；以及一个栅极总线，其电连接到所述第一触点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种异质结构半导体器件，包括：第一有源层；第二有源层，其被布置在所述第一有源层上，一个电荷层被布置在所述第一有源层和所述第二有源层之间；一个功率晶体管，其具有第一有源区，所述第一有源区包括所述第一有源层的第一部分和所述第二有源层的第一部分，在运行中，电流流动通过所述电荷层的第一部分；一个栅极阵列，其在所述功率晶体管的第一有源区之上横向延伸，所述栅极阵列起所述功率晶体管的栅极的作用；一个栅极电阻器，其具有第二有源区，所述第二有源区包括所述第一有源层的第二部分、所述第二有源层的第二部分和所述电荷层的第二部分，所述第二有源区与所述第一有源区电隔离；第一触点和第二触点，所述第一触点和所述第二触点分别被布置在所述栅极电阻器的第一横向端和第二横向端，所述第一触点和所述第二触点电连接到所述第二有源层的第二部分，所述第二触点还电连接到所述栅极阵列；以及一个栅极总线，其电连接到所述第一触点。2.根据权利要求1所述的异质结构半导体器件，其中所述栅极电阻器具有由所述第二有源区的长度和宽度限定的电阻值，所述长度在第一横向方向上延伸，并且所述宽度在大体上垂直于所述第一横向方向的第二横向方向上延伸。3.根据权利要求2所述的异质结构半导体器件，其中所述第二有源区的长度大体上包括所述第一触点和所述第二触点之间在所述第一横向方向上的距离。4.根据权利要求1所述的异质结构半导体器件，其中所述栅极阵列通过栅极电介质层与所述第二有源层的所述第一部分绝缘。5.根据权利要求1所述的异质结构半导体器件，其中所述栅极阵列包括多个指状物，所述多个指状物中的每个在所述第一有源区之上在所述第一横向方向上延伸。6.根据权利要求2所述的异质结构半导体器件，其中所述电阻值被确定为大体上抑制在所述功率晶体管中流动的电流的振荡。7.根据权利要求1所述的异质结构半导体器件，其中所述第一有源层包括基于氮化物的半导体材料。8.根据权利要求1所述的异质结构半导体器件，其中所述第一有源层选自由氮化镓(GaN)、氮化铟(InN)、氮化铝(AlN)、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铟镓(InGaN)或氮化铝铟镓(AlInGaN)组成的组。9.根据权利要求5所述的异质结构半导体器件，其中所述栅极阵列包括在所述第二横向方向上延伸的连接部分，所述多个指状物经由所述连接部分彼此连接。10.根据权利要求9所述的异质结构半导体器件，其中所述连接部分在所述第二横向方向上具有大体上等于所述栅极电阻器的宽度的宽度。11.根据权利要求1所述的异质结构半导体器件，其中所述第一有源层在竖直方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·库迪莫夫，J·拉姆达尼，
申请(专利权)人：电力集成公司，
类型：发明
国别省市：美国,US