【技术实现步骤摘要】
集成在氮化镓半导体装置上的嵌位电路及相关半导体装置
本揭露系关于一种嵌位电路，特别系关于集成在一氮化镓半导体装置上的嵌位电路及相关半导体装置。
技术介绍
宽禁带半导体材料一般都具有比硅半导体材料要高的临界雪崩击穿电场强度和载流子饱和漂移速度、还有较高的热导率。因此，基于宽禁带半导体材料(如碳化硅)的电子器件具有比较高的击穿电压，较低的导通电阻，以及较小的器件尺寸。一般认为，宽禁带半导体材料在功率转换及射频应用中有突破功率MOSFET极限的巨大潜力。
技术实现思路
基于宽禁带半导体的功率装置，例如：氮化镓(GaN)高电子迁移率晶体管(high-electron-mobilitytransistor，HEMT)，利用极化效应形成高浓度的二维电子气进行导电。与CMOS工艺的原理不一样，GaNHEMT没有寄生的体二极管，输入输出电容也更小。因此，GaNHEMT相较于传统CMOS需要额外的保护机制。本公开的一些实施例提供一种半导体装置，包含：一衬底；一第一半导体层，设置在所述衬底上并且由三族氮化物半...
【技术保护点】
1.一种半导体装置，包含：/n一衬底；/n一第一半导体层，设置在所述衬底上并且由三族氮化物半导体材料构成；/n一第二半导体层，设置在所述第一半导体层上并且由三族氮化物半导体材料构成；/n一功率晶体管结构，包含有一栅级结构、一漏级结构和一源级结构设置于所述第二半导体层上；/n一或多个第一晶体管结构(M1…M4)，设置在所述第二半导体层上；及/n一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)，串连地设置在所述第二半导体层上，其中所述一或多个第一晶体管结构(M1…M4)的一端和所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)的一端共同电连接至所述功率晶体管结构的所述漏级结构，且所述一或多个第一晶体...
【技术特征摘要】
1.一种半导体装置，包含：
一衬底；
一第一半导体层，设置在所述衬底上并且由三族氮化物半导体材料构成；
一第二半导体层，设置在所述第一半导体层上并且由三族氮化物半导体材料构成；
一功率晶体管结构，包含有一栅级结构、一漏级结构和一源级结构设置于所述第二半导体层上；
一或多个第一晶体管结构(M1…M4)，设置在所述第二半导体层上；及
一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)，串连地设置在所述第二半导体层上，其中所述一或多个第一晶体管结构(M1…M4)的一端和所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)的一端共同电连接至所述功率晶体管结构的所述漏级结构，且所述一或多个第一晶体管结构(M1…M4)的另一端和所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)的另一端共同电连接至所述功率晶体管结构的所述源级结构。
2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一或多个第一晶体管结构(M1…M4)设置在靠近所述功率晶体管结构处。
3.根据权利要求2所述的半导体装置，其中所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)设置在靠近所述第一晶体管结构(M1…M4)处。
4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)设置在靠近所述功率晶体管结构处。
5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一或多个第一晶体管结构(M1…M4)设置在靠近所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)处。
6.根据权利要求1所述的半导体装置，进一步包含：一电组结构，设置在所述第二半导体层上且靠近所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)。
7.根据权利要求6所述的半导体装置，进一步包含：一电容结构，设置在所述第二半导体层上且靠近所述电组结构。
8.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第一半导体层包含GaN。
9.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述第二半导体层包含AlGaN。
10.根据权利要求1所述的半导体装置，进一步包含一保护层，设置于所述第二半导体层上。
11.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述功率晶体管结构的漏级结构电连接到所述一或多个第一第一晶体管结构(M1…M4)的一漏级，且其中所述功率晶体管结构的源级结构电连接到所述一或多个第一第一晶体管结构(M1…M4)的一源级。
12.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述功率晶体管结构的漏级结构电连接到所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)的一漏级，且其中所述功率晶体管结构的源级结构电连接到所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn)的一源级。
13.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述功率晶体管结构可作用为横向高电子迁移率晶体管(high-electron-mobilitytransistor，HEMT)。
14.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一或多个第一晶体管结构(M4)可作用为一开关电路。
15.根据权利要求1所述的半导体装置，其中所述一或多个第二晶体管结构(M5…Mn-6)可作用为一电压侦测电路。
16.一种半导体装置的嵌位电路(210)，其连接至一功率装置(MHEMT)的一第一端点及一第二端点，所述嵌位电路(210)包含：
一电压侦测电路(230)，其具有一第一端点、一第二端点及一第三端点，其中所述电压侦测电路(230)的第一端点电连接至所述功率装置(MHEMT)的一第一端点，且所述电压侦测电路(230)的第三端点电连接至所述功率装置(MHEMT)的一第二端点；及
一开关电路(220)，其具有一第一端点、一第二端点及一控制端点，其中所述开关电路(220)的第一端点电连接至所述电压侦测电路(230)的第一端点，所述开关电路(220)的控制端点电连接至所述电压侦测电路(230)的第二端点，且所述开关电路(220)的第二端点电连接所述电压侦测电路(230)的第三端点，
其中所述功率装置(MHEMT)包含氮化镓横向高电子迁移率晶体管(high-electron-mobilitytransistor，HEMT)，并且与所述嵌位电路(210)共同集成在一氮化镓半导体装置上，且
其中当所述电压侦测电路(230)的第一端点上的电压高于一第一阀值时，所述电压侦测电路(230)透过所述开关电路(220)的控制端点使所述开关电路(220)的第一端点及第二端点导通。
17.根据权利要求16所述的嵌位电路(210)，其中当所述电压侦测电路(230)的第一端点上的电压低于一第二阀值时，所述电压侦测电路(230)透过所述开关电路(220)的控制端点使所述开关电路(220)的第一端点及第二端点关断。
18.根据权利要求16所述的嵌位电路，其中所述开关电路(320)包含：
一第一晶体管(M4)，其具有一第一极、一第二极及一控制极，其中所述第一晶体管(M4)的第一极电连接至所述电压侦测电路(330)的第一端点，所述第一晶体管(M4)的第二极电连接至所述电压侦测电路(330)的第三端点，且所述第一晶体管(M4)的控制极电连接所述电压侦测电路(330)的第二端点。
19.根据权利要求18所述的嵌位电路，其中所述电压侦测电路(330)进一步包含：彼此串联的一或多个第二晶体管(M5…Mn-6)及彼此串联的一或多个第三晶体管(Mn-5…Mn)，且其中所述一或多个第二晶体管(M5…Mn-6)与所述一多个第三晶体管(Mn-5…Mn)透过一第一节点彼此串联。
20.根据权利要求18所述的嵌位电路，其中所述电压侦测电路(630)进一步包含：彼此串联的一或多个第一二极管(D3、D4)及彼此串联的一或多个第二二极管(D5…Dn)，且其中所述一或多个第一二极管(D3、D4)与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：管要宾，盛健健，
申请(专利权)人：英诺赛科珠海科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44
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