[发明专利]氮化物基双向切换器件和其制造方法

权利要求书

1.一种具有衬底电位管理能力的氮化物基双向切换器件，其具有控制节点、第一电力/负载节点、第二电力/负载节点和主衬底，且包括：

氮化物基双侧晶体管，其具有连接到所述控制节点的第一栅极端子、连接到所述第一电力/负载节点的第一源极/漏极端子、连接到所述第二电力/负载节点的第二源极/漏极端子，和连接到所述主衬底的主衬底端子；和

衬底电位管理电路，其配置成用于管理所述主衬底的电位，所述衬底电位管理电路包括：

第一电位稳定元件，其具有电连接到所述第一电力/负载节点的第一传导端子和电连接到所述主衬底的第二传导端子；和

第二电位稳定元件，其具有连接到所述主衬底的第一传导端子和连接到所述控制节点的第二传导端子；且

其中当将高电平电压施加到所述控制节点时，所述第一电位稳定元件具有低于所述第二电位稳定元件的第二电阻的第一电阻，使得所述主衬底的电位基本上等于所述第一电力/负载节点和所述第二电力/负载节点的电位中的较低一个。

2.根据权利要求1所述的氮化物基双向切换器件，其中

所述第一电位稳定元件为二极管，所述二极管由整流晶体管形成，所述整流晶体管具有均连接到所述主衬底的栅极端子和源极端子，和连接到所述第一电力/负载节点的漏极端子；且

所述第二电位稳定元件为电阻器，所述电阻器具有连接到所述主衬底的第一端子和连接到所述控制节点的第二端子。

3.根据权利要求2所述的氮化物基双向切换器件，其中所述氮化物基双侧晶体管、所述整流晶体管和所述电阻器集成在集成电路(IC)芯片中，所述集成电路芯片包括：

衬底；

第一氮化物基半导体层，其安置在所述衬底上方；

第二氮化物基半导体层，其安置在所述第一氮化物基半导体层上且具有大于所述第一氮化物基半导体层的带隙的带隙；

一个或多个栅极结构，其安置在所述第二氮化物基半导体层上方，所述一个或多个栅极结构各自包含栅极半导体层和安置在所述栅极半导体层上的栅电极层；

第一钝化层，其安置在所述第二氮化物基半导体层上且覆盖栅极金属层；

一个或多个源极/漏极(S/D)电极，其安置在所述第二氮化物基半导体层上且穿透所述第一钝化层；

第二钝化层，其安置在所述第一钝化层上且覆盖所述S/D电极；

一个或多个第一导电通孔，其安置在所述第二钝化层内；

第一导电层，其安置在所述第二钝化层上且图案化以形成一个或多个第一导电迹线；

第三钝化层，其安置在所述第一导电层上且覆盖所述一个或多个导电迹线；

一个或多个第二导电通孔，其安置在所述第三钝化层内；

至少一个镓穿孔(TGV)，其从所述第二导电层纵向延伸且穿透到所述衬底中；

第二导电层，其安置在所述第三钝化层上且图案化以形成一个或多个第二导电迹线；和

保护层，其安置在所述第二导电层上方且具有一个或多个开口以暴露一个或多个导电垫，所述一个或多个导电垫包含：控制垫，其配置成充当所述控制节点；第一电力/负载垫，其配置成充当所述第一电力/负载节点；和第二电力/负载垫，其配置成充当所述第二电力/负载节点；

电阻性元件，其包括电连接到所述衬底以充当所述电阻器的所述第一端子的第一端和电连接到所述控制垫以充当所述电阻器的所述第二端子的第二端；

其中所述一个或多个S/D电极包含：

至少一个第一S/D电极，其电连接到所述第一电力/负载垫以充当所述氮化物基双侧晶体管的所述第一源极/漏极端子和所述整流晶体管的所述漏极端子；

至少一个第二S/D电极，其电连接到所述第二电力/负载垫以充当所述氮化物基双侧晶体管的所述第二源极/漏极端子；

至少一个第三S/D电极，其电连接到所述衬底以充当所述整流晶体管的所述源极端子；且

其中所述一个或多个栅极结构包含：

至少一个第一栅极结构，其电连接到所述控制垫以充当所述氮化物基双侧晶体管的所述主栅极端子；和

至少一个第二栅极结构，其电连接到所述衬底以充当所述整流晶体管的所述栅极端子。

4.根据权利要求3所述的氮化物基双向切换器件，其中所述电阻性元件安置在邻近于所述第一氮化物基半导体层与所述第二氮化物基半导体层之间的异质结界面的二维电子气体区处。