【技术实现步骤摘要】
氮化镓栅极级联单元及其集成的半导体结构
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种氮化镓栅极级联单元及其集成的半导体结构。
技术介绍
氮化镓，作为一种宽禁带半导体材料，其优越的材料特性以及在异质结构下能够形成二维电子气的能力，使其功率器件相较于传统硅基功率器件展现出明显的优势。在相同的耐压条件下，氮化镓功率器件的尺寸更小，导通电阻和自身电容也更小，开关速度可以达到硅器件的10倍以上。但是，由于实际应用中栅极环路存在寄生电感，快速的开关速度也容易导致栅极正向电压过冲。而栅极抗扰性的不足又是现阶商用氮化镓增强型器件的主要问题之一。包括来自EPC,GaNSystems,Panasonic,Navitas等企业的氮化镓功率器件，都只能承受最大+7V左右的栅极电压，远低于同类硅器件。较低的栅极正向耐压不仅给现阶段氮化镓器件带来了安全性和可靠性的问题，也导致其无法与现有硅基栅极驱动器相互兼容。在实际应用中，需要特别设计针对氮化镓器件的驱动电路以及栅极保护电路，因此增加了应用的难度和成本。传统的栅极保护方法采用在器件栅极并...
【技术保护点】
1.一种氮化镓栅极级联单元，其特征在于：包括功率器件和耗尽型器件，所述功率器件的漏极作为功率器件单元的漏极，功率器件的源极与耗尽型器件的栅极连接，共同作为功率器件单元的源极，功率器件的栅极与耗尽型器件的源极连接，耗尽型器件的漏极作为功率器件单元的栅极，所述功率器件为氮化镓功率器件。/n
【技术特征摘要】
1.一种氮化镓栅极级联单元，其特征在于：包括功率器件和耗尽型器件，所述功率器件的漏极作为功率器件单元的漏极，功率器件的源极与耗尽型器件的栅极连接，共同作为功率器件单元的源极，功率器件的栅极与耗尽型器件的源极连接，耗尽型器件的漏极作为功率器件单元的栅极，所述功率器件为氮化镓功率器件。
2.根据权利要求1所述的氮化镓栅极级联单元，其特征在于：所述功率器件与耗尽型器件之间设匹配电路，所述匹配电路为并联联接的电容和电阻，所述匹配电路连接在功率器件的栅极和源极之间。
3.根据权利要求2所述的氮化镓栅极级联单元，其特征在于：所述匹配电路的电阻和电容为多组。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的氮化镓栅极级联单元，其特征在于：所述功率器件为氮化镓增强型器件或氮化镓耗尽型器件。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的氮化镓栅极级联单元，其特征在于：所述耗尽型器件的尺寸小于功率器件的尺寸。
6.一种集成氮化镓栅极级联单元的半导体结构，其特征在于：从下至上依次为衬底层、缓冲层、氮化镓层、氮化铝镓层和多层钝化层，所述多层钝化层包括第一层钝化层和第2至n层钝化层，在氮化镓层、氮化铝镓层钝化层上分别形成功率器件结构和耗尽型器件结构，所述功率器件结构在氮化镓层、氮化铝镓层和第一层钝化层之间形成源极和漏极，在多层钝化层内形成半导体结构的栅极，所述半导体结构还包括第一金属层和第二金属层，所述功率器件结构的栅极连接至第一金属层，源极连接至第二金属层，所述耗尽型器件结构在氮化镓层、氮化铝镓层和第一层钝化层之间形成源极和漏极，在多层钝化层内形成半导体结构的栅极，所述耗尽型器件结构的源极连接至第一金属层，栅极连接至第二金属层，所述功率器件结构的漏极作为半导体单元的漏极，所述功率器件结构的源极与耗尽型器件单元的栅极共同作为半导体单元的源极，耗尽型器件的漏极作为半导体单元的栅极，其中n为大于等于2的自然数。
7.根据权利要求6所述的集成氮化镓栅极级联单元的半导体结构，其特征在于：所述衬底为基于硅、蓝宝石或者碳化硅材料，所述钝化层的第一层为氮化硅，氧化铝或氧化硅作为介质，厚度为10nm至150nm，钝化层的第二层至第n层为氮化硅或氧化硅作为介质，每层厚度为50nm至1000nm。
8.根据权利要求6所述的集成氮化镓栅极级联单元的半导体结构，其特征在于：所述第一金属层和第二金属层均为Ti/Al/TiN、Ti/Al、Ti/Au或Ni/Au金属化结构。
9.根据权利要求6所述的集成氮化镓栅极级联单元的半导体结构，其特征在于：所述功率器件结构的漏极和源极为Ti/Al/TiN或Ti/Al/Ni/Au金属化结构。
10.根据权利要求9所述的集成氮化镓栅极级联单元的半导体结构，其特征在于：所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒋胜，
申请(专利权)人：嘉兴景焱智能装备技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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