一种氮化镓高压器件制造技术

本发明专利技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种氮化镓高压器件。包括：增强型GaN HEMT器件，衬底电压控制电路；其中，增强型GaN HEMT器件的栅极、漏极、源极分别为氮化镓高压器件的栅极、漏极、源极，增强型GaN HEMT器件的衬底与衬底电压控制电路的第一端电气连接。当氮化镓高压器件的栅极电压大于增强型GaN HEMT器件的阈值电压时，增强型GaN HEMT器件的衬底接地，降低增强型GaN HEMT器件的表面电场使得氮化镓高压器件的动态特性良好。当氮化镓高压器件的栅极电压小于阈值电压时，增强型GaN HEMT器件的衬底浮空，使得增强型GaN HEMT器件的衬底电压钳位将增强型GaN HEMT器件的衬底衬底电位钳位在某个高电压，提升关断状态下的击穿电压。压。压。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓高压器件


[0001]本专利技术涉及半导体器件领域，特别涉及一种氮化镓高压器件。

技术介绍

[0002]与Si功率器件相比，氮化镓高电子迁移率晶体管在高功率和高频应用中具有更好的品质因数和更广阔的应用前景。氮化镓器件的横向器件结构使其具有极低的寄生电容，并且氮化镓功率器件无体二极管反向恢复电荷，非常适用于高频小型化功率系统。基于氮化镓器件优异的性能，相较于传统Si功率器件，氮化镓器件能够提升系统开关频率，在降低系统体积的同时提升系统功率密度并且降低系统功耗。
[0003]目前国内外氮化镓厂在650V电压等级已经有大量量产产品，而650V电压等级也对应着广泛的应用，比如手机适配器，大功率开关电源等；而在更高电压等级如900V、1200V也对应着庞大的应用市场，如光伏逆变器，车载OBC，伺服电机等，但是在更高电压等级领域，如900V、1200V的氮化镓功率器件量产的产品却极少，主要受限于氮化镓横向结构及成本的限制，如何基于目前的氮化镓横向结构平台实现更高电压等级，对于氮化镓功率器件的发展是非常有意义的。

技术实现思路

[0004]本专利技术为了解决了氮化镓功率器件耐高压的技术问题，提供一种氮化镓高压器件，包括：增强型GaN HEMT器件，衬底电压控制电路；其中，所述增强型GaN HEMT器件的栅极作为所述氮化镓高压器件的栅极；所述增强型GaN HEMT器件的漏极作为所述氮化镓高压器件的漏极；所述增强型GaN HEMT器件的源极作为所述氮化镓高压器件的源极；所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述衬底电压控制电路的第一端电气连接；当所述氮化镓高压器件的源极接地，所述氮化镓高压器件的栅极电压大于增强型GaN HEMT器件的阈值电压时，所述增强型GaN HEMT器件导通，所述衬底电压控制电路的第一端输出第一电压信号，使得增强型GaN HEMT器件的衬底接地；当所述氮化镓高压器件的源极接地，所述氮化镓高压器件的栅极电压小于阈值电压时，所述增强型GaN HEMT器件关断，所述衬底电压控制电路的第一端输出第二电压信号，使得增强型GaN HEMT器件的衬底电压钳位。
[0005]可选的，所述衬底电压控制电路还包括第二端；所述衬底电压控制电路的第二端与所述氮化镓高压器件的漏极电气连接，当所述氮化镓高压器件的栅极电压大于增强型GaN HEMT器件的阈值电压时，所述氮化镓高压器件的漏极、所述衬底电压控制电路的第二端接地，使得所述衬底电压控制电路的第一端输出第一电压信号，所述第一电压信号为接地信号，使得增强型GaN HEMT器件的衬底接地。
[0006]可选的，所述衬底电压控制电路包括：第四增强型器件；
所述增强型GaN HEMT器件的漏极与所述第四增强型器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的栅极与所述第四增强型器件的栅极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述第四增强型器件的源极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极用于接地，所述增强型GaN HEMT器件的栅极用于接收控制信号，所述增强型GaN HEMT器件的漏极用于接高电平。
[0007]可选的，所述衬底电压控制电路还包括第三端；所述衬底电压控制电路的第三端与所述氮化镓高压器件的源极电气连接后接地，当所述氮化镓高压器件的栅极电压小于阈值电压时，所述增强型GaN HEMT器件关断，所述增强型GaN HEMT器件的漏极为高电平，使得所述增强型GaN HEMT器件的衬底电压钳位在所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述增强型GaN HEMT器件的源极之间的等效电阻的分压。
[0008]可选的，所述衬底电压控制电路包括：第五增强型器件；所述增强型GaN HEMT器件的源极与所述第五增强型器件的源极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的栅极与所述第五增强型器件的栅极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述第五增强型器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极用于接地，所述增强型GaN HEMT器件的栅极用于接收控制信号，所述增强型GaN HEMT器件的漏极用于接高电平。
[0009]可选的，所述衬底电压控制电路包括：第六增强型器件、电阻R1；所述增强型GaN HEMT器件的源极与所述第六增强型器件的源极、所述电阻R1的第一端电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的栅极与所述第六增强型器件的栅极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述电阻R1的第二端、所述第六增强型器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极用于接地，所述增强型GaN HEMT器件的栅极用于接收控制信号，所述增强型GaN HEMT器件的漏极用于接高电平。
[0010]可选的，所述衬底电压控制电路还包括：第二端、第三端；所述衬底电压控制电路的第二端与所述氮化镓高压器件的漏极电气连接，所述衬底电压控制电路的第三端与所述氮化镓高压器件的源极电气连接后接地；当所述氮化镓高压器件的栅极电压大于增强型GaN HEMT器件的阈值电压时，所述氮化镓高压器件的漏极、所述衬底电压控制电路的第二端接地，使得所述衬底电压控制电路的第一端输出第一电压信号，所述第一电压信号为接地信号，使得增强型GaN HEMT器件的衬底接地；当所述氮化镓高压器件的栅极电压小于阈值电压时，所述增强型GaN HEMT器件关断，所述增强型GaN HEMT器件的漏极为高电平，使得所述增强型GaN HEMT器件的衬底电压钳位在所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述增强型GaN HEMT器件的源极之间的等效电阻的分压。
[0011]可选的，所述衬底电压控制电路包括：第七耗尽型器件；所述第七耗尽型器件的源极与所述增强型GaN HEMT器件的衬底电气连接，所述第七耗尽型器件的漏极与所述增强型GaN HEMT器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极与所述第七耗尽型器件的栅极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极用于接地，所述增强型GaN HEMT器件的栅极用于接收控制信号，所述增强型GaN HEMT器件的漏极用于接高电平。
[0012]可选的，所述衬底电压控制电路包括：第三增强型器件、第八耗尽型器件；所述第八耗尽型器件的源极与所述增强型GaN HEMT器件的衬底、所述第三增强型
器件的漏极电气连接，所述第八耗尽型器件的漏极与所述增强型GaN HEMT器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极与所述第八耗尽型器件的栅极、所述第三增强型器件的源极电气连接，所述第三增强型器件的栅极与所述增强型GaN HEMT器件的栅极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极用于接地，所述增强型GaN HEMT器件的栅极用于接收控制信号，所述增强型GaN HEMT器件的漏极用于接高电平。
[0013]可选的，所述衬底电压控制电路包括：第九增强型器件、第一钳位管串；所述第一钳位管串包括多个耗尽型器件FET11~FET1n，耗尽型器件FET11作为所述第一钳位管串的第一级钳位管，耗尽型器件FET12作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓高压器件，其特征在于，包括：增强型GaN HEMT器件，衬底电压控制电路；其中，所述增强型GaN HEMT器件的栅极作为所述氮化镓高压器件的栅极；所述增强型GaN HEMT器件的漏极作为所述氮化镓高压器件的漏极；所述增强型GaN HEMT器件的源极作为所述氮化镓高压器件的源极；所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述衬底电压控制电路的第一端电气连接；当所述氮化镓高压器件的源极接地，所述氮化镓高压器件的栅极电压大于增强型GaN HEMT器件的阈值电压时，所述增强型GaN HEMT器件导通，所述衬底电压控制电路的第一端输出第一电压信号，使得增强型GaN HEMT器件的衬底接地；当所述氮化镓高压器件的源极接地，所述氮化镓高压器件的栅极电压小于阈值电压时，所述增强型GaN HEMT器件关断，所述衬底电压控制电路的第一端输出第二电压信号，使得增强型GaN HEMT器件的衬底电压钳位。2.如权利要求1所述的一种氮化镓高压器件，其特征在于，所述衬底电压控制电路还包括第二端；所述衬底电压控制电路的第二端与所述氮化镓高压器件的漏极电气连接，当所述氮化镓高压器件的栅极电压大于增强型GaN HEMT器件的阈值电压时，所述氮化镓高压器件的漏极、所述衬底电压控制电路的第二端接地，使得所述衬底电压控制电路的第一端输出第一电压信号，所述第一电压信号为接地信号，使得增强型GaN HEMT器件的衬底接地。3.如权利要求2所述的一种氮化镓高压器件，其特征在于，所述衬底电压控制电路包括：第四增强型器件；所述增强型GaN HEMT器件的漏极与所述第四增强型器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的栅极与所述第四增强型器件的栅极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述第四增强型器件的源极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极用于接地，所述增强型GaN HEMT器件的栅极用于接收控制信号，所述增强型GaN HEMT器件的漏极用于接高电平。4.如权利要求1所述的一种氮化镓高压器件，其特征在于，所述衬底电压控制电路还包括第三端；所述衬底电压控制电路的第三端与所述氮化镓高压器件的源极电气连接后接地，当所述氮化镓高压器件的栅极电压小于阈值电压时，所述增强型GaN HEMT器件关断，所述增强型GaN HEMT器件的漏极为高电平，使得所述增强型GaN HEMT器件的衬底电压钳位在所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述增强型GaN HEMT器件的源极之间的等效电阻的分压。5.如权利要求4所述的一种氮化镓高压器件，其特征在于，所述衬底电压控制电路包括：第五增强型器件；所述增强型GaN HEMT器件的源极与所述第五增强型器件的源极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的栅极与所述第五增强型器件的栅极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述第五增强型器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极用于接地，所述增强型GaN HEMT器件的栅极用于接收控制信号，所述增强型GaN HEMT器件的漏极用于接高电平。6.如权利要求4所述的一种氮化镓高压器件，其特征在于，所述衬底电压控制电路包括：第六增强型器件、电阻R1；
所述增强型GaN HEMT器件的源极与所述第六增强型器件的源极、所述电阻R1的第一端电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的栅极与所述第六增强型器件的栅极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述电阻R1的第二端、所述第六增强型器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极用于接地，所述增强型GaN HEMT器件的栅极用于接收控制信号，所述增强型GaN HEMT器件的漏极用于接高电平。7.如权利要求1所述的一种氮化镓高压器件，其特征在于，所述衬底电压控制电路还包括：第二端、第三端；所述衬底电压控制电路的第二端与所述氮化镓高压器件的漏极电气连接，所述衬底电压控制电路的第三端与所述氮化镓高压器件的源极电气连接后接地；当所述氮化镓高压器件的栅极电压大于增强型GaN HEMT器件的阈值电压时，所述氮化镓高压器件的漏极、所述衬底电压控制电路的第二端接地，使得所述衬底电压控制电路的第一端输出第一电压信号，所述第一电压信号为接地信号，使得增强型GaN HEMT器件的衬底接地；当所述氮化镓高压器件的栅极电压小于阈值电压时，所述增强型GaN HEMT器件关断，所述增强型GaN HEMT器件的漏极为高电平，使得所述增强型GaN HEMT器件的衬底电压钳位在所述增强型GaN HEMT器件的衬底与所述增强型GaN HEMT器件的源极之间的等效电阻的分压。8.如权利要求7所述的一种氮化镓高压器件，其特征在于，所述衬底电压控制电路包括：第七耗尽型器件；所述第七耗尽型器件的源极与所述增强型GaN HEMT器件的衬底电气连接，所述第七耗尽型器件的漏极与所述增强型GaN HEMT器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极与所述第七耗尽型器件的栅极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极用于接地，所述增强型GaN HEMT器件的栅极用于接收控制信号，所述增强型GaN HEMT器件的漏极用于接高电平。9.如权利要求7所述的一种氮化镓高压器件，其特征在于，所述衬底电压控制电路包括：第三增强型器件、第八耗尽型器件；所述第八耗尽型器件的源极与所述增强型GaN HEMT器件的衬底、所述第三增强型器件的漏极电气连接，所述第八耗尽型器件的漏极与所述增强型GaN HEMT器件的漏极电气连接，所述增强型GaN HEMT器件的源极与所述第八耗尽型器件的栅极、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李茂林，施雯，杨参有，董志文，唐高飞，银发友，
申请(专利权)人：杭州云镓半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：