[发明专利]光子增强的场效应晶体管和集成电路

说明书

本发明公开了一种光子增强的场效应晶体管和集成电路，其中该光子增强的场效应晶体管包括：半导体层；源区和漏区，源区设置在半导体层之中或半导体层之上，漏区设置在半导体层之中或半导体层之上；形成在半导体层之上的栅结构；形成在半导体层之上的发光结构，其中，发光结构位于栅结构和源区之间，和/或位于栅结构和漏区之间，发光结构用于产生光子以激发半导体层中的电子‑空穴对。本发明的光子增强的场效应晶体管和集成电路，将发光结构设置在沟道中且位于栅结构和漏区之间，和/或位于栅结构和源区之间，由于发光结构靠近沟道，可以有效传输光子到器件有源区，激发电子‑空穴对，在不影响器件关态电流的前提下，利用光照极大地改善器件的导通电流。

技术领域

本发明属于半导体制造技术领域，具体涉及一种光子增强的场效应晶体管和集成电路。

背景技术

氮化镓(GaN)宽禁带直接带隙材料具有高硬度、高热导率、高电子迁移率、稳定的化学性质、较小的介电常数和耐高温等优点，所以GaN在发光二极管、高频、高温、抗辐射、高压等电力电子器件中有着广泛的应用和巨大的前景。

迄今为止，基于GaN材料的异质结高电子迁移率晶体管(HEMT)已经有了广泛的应用和研究，但是，常开型的HEMT并不能满足低功耗的应用要求。所以，对常关型GaN材料的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的研究很有必要，并且也越来越受到重视。

对于GaN-MOSFET，其源漏注入采用的是Si离子(N型沟道)和Mg离子(P型沟道)。但对于GaN材料，注入离子激活需要很高的温度，尤其对于P型沟道的Mg离子，激活率不高，这就导致GaN-MOSFET的导通电流受到了一定的限制。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本发明的一个目的在于提出一种具有结构简单、导通电流高的光子增强的场效应晶体管。

根据本发明实施例的光子增强的场效应晶体管，包括：半导体层；源区和漏区，所述源区设置在所述半导体层之中或所述半导体层之上，所述漏区设置在所述半导体层之中或所述半导体层之上；形成在所述半导体层之上的栅结构；形成在所述半导体层之上的发光结构，其中，所述发光结构位于所述栅结构和所述漏区之间，和/或位于所述栅结构和所述源区之间，所述发光结构用于产生光子以激发所述半导体层中的电子-空穴对。

在本发明的一个实施例中，所述半导体层包括具有直接带隙结构的半导体材料。

在本发明的一个实施例中，所述半导体材料包括氮化物半导体材料、砷化物半导体材料、氧化物半导体材料或锑化物半导体材料。

在本发明的一个实施例中，所述发光结构为发光二极管结构。

在本发明的一个实施例中，所述发光二极管结构包括发光层，所述发光层为量子阱或多量子阱结构。

在本发明的一个实施例中，所述发光层材料与所述半导体层的材料属于同一系列。

在本发明的一个实施例中，所述发光层的禁带宽度不小于所述半导体层的禁带宽度。

在本发明的一个实施例中，还包括：同步结构，用于控制所述场效应晶体管和所述发光结构同步开启。

在本发明的一个实施例中，所述场效应晶体管包括MOSFET、MESFET、MISFET和JFET。

在本发明的一个实施例中，所述场效应晶体管具有平面结构、双栅结构、FinFET结构或环栅结构。

由上可知，根据本发明实施例的场效应晶体管至少具有如下优点：