[发明专利]Ⅲ族氮化物HEMT模块及其制法

说明书

本申请公开了一种Ⅲ族氮化物HEMT模块，其包括：Ⅲ族氮化物HEMT器件，包括源、漏、栅极以及异质结构等，该栅极包括保护型栅极和耗尽型栅极；以及，与所述HEMT器件电连接的驱动模块和过温、过流保护模块等。藉由本申请的前述器件设计，可以通过耗尽型栅极实现HEMT器件的导通、关断，并通过保护型栅极作为安全开关对HEMT器件进行保护，同时通过过温、过流保护模块等实现HEMT器件中温度、电流的监控，以及，通过集成的驱动模块还可实现对HEMT器件的控制并提供失效保护，且减小寄生电容等的影响，克服现有耗尽型HEMT器件在实际使用中的缺陷。本申请还公开了制作所述Ⅲ族氮化物HEMT模块的方法。

技术领域

本申请涉及一种Ⅲ族氮化物HEMT模块，特别涉及一种集成驱动器和安全开关的保护型栅极结构Ⅲ族氮化物HEMT器件模块及其制法。属于电子器件功率模块技术领域。

背景技术

HEMT器件是充分利用半导体的异质结结构形成的二维电子气而制成的。与Ⅲ-Ⅵ族(如AlGaAs/GaAs HEMT)相比，Ⅲ族氮化物半导体由于压电极化和自发极化效应，在异质结构(Heterostructure)，如：AlGaN/GaN，能够形成高浓度的二维电子气。所以在使用Ⅲ族氮化物制成的HEMT器件中，势垒层一般不需要进行掺杂。同时，Ⅲ族氮化物还具有大的禁带宽度、较高的饱和电子漂移速度、高的临界击穿电场和极强的抗辐射能力等特点，能够满下一代电力电子系统对功率器件更大功率、更高频率、更小体积和更高温度的工作的要求。

现有的Ⅲ族氮化物半导体HEMT器件，特别是耗尽型HEMT器件作为高频器件或者高压大功率开关器件使用时，存在系统安全性问题，且设计电路复杂。而通过薄势垒层、凹栅结构、P型盖帽层和F处理等技术实现的增强型HEMT器件也存在自身不足，难以实现性能优异稳定的增强型器件。

近年来，为解决耗尽型器件的安全性问题以及可靠稳定的增强型器件实现困难的问题，一些Ⅲ族氮化物半导体HEMT生产厂家或研究单位开发出了耗尽型器件驱动电路与Ⅲ族氮化物半导体HEMT集成模块，用以对耗尽型器件提供负的驱动电压并进行保护，但是此类集成模块中需集成Si MOSFET等进行掉电保护，但这又会对整体芯片面积，导通电阻等性能造成严重影响,而且还需增加引线，因而还会增大寄生电容电感,此外，受Si MOSFET工作速度的限制，整体器件工作速度也会降低。

发明内容

本申请的主要目的在于提供一种Ⅲ族氮化物HEMT模块及其制法，以克服现有技术中的不足。

为实现前述发明目的，本申请采用的技术方案包括：

本申请实施例提供了一种Ⅲ族氮化物HEMT模块，包括驱动模块和Ⅲ族氮化物HEMT器件，所述HEMT器件包括源极、漏极、栅极以及异质结构，所述异质结构包括第一半导体和第二半导体，所述第二半导体形成于第一半导体表面，并具有宽于第一半导体的带隙，所述源极与漏极通过形成于所述异质结构中的二维电子气电连接，所述第一半导体设置于源极和漏极之间，所述栅极包括保护型栅极和耗尽型栅极，所述保护型栅极设于第二半导体上，并位于源、漏极之间靠近源极一侧，且对应于所述保护型栅极的栅下沟道为增强型模式，所述耗尽型栅极设置于保护型栅极与漏极之间靠近保护型栅极一侧，且对应于所述耗尽型栅极的栅下沟道为耗尽型模式，所述耗尽型栅极与第二半导体之间分布有绝缘介质层，在所述HEMT器件工作时，所述保护型栅极、耗尽型栅极分别由所述驱动模块提供的第一控制信号、第二控制信号控制，所述第一控制信号包括用以控制所述保护型栅极的开关信号，所述第二控制信号包括用以控制所述耗尽型栅极的输入信号。

进一步的，在所述HEMT器件处于正常工作状态时，所述保护型栅极保持高电位，而由所述耗尽型栅极控制所述HEMT的导通与关断。

进一步的，所述源极、漏极分别与电源的低电位、高电位连接。

在一些较佳实施方案中，所述Ⅲ族氮化物HEMT模块还包括过温保护模块和/或过流保护模块。