半导体开关器件.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910377121.0 (22)申请日 2019.05.07 (71)申请人 西安邮电大学 地址 710068 陕西省西安市长安南路563号 (72)发明人 陈海峰 (74)专利代理机构 北京盛凡智荣知识产权代理 有限公司 11616 代理人 高志军 (51)Int.Cl. H01L 29/778(2006.01) H01L 29/24(2006.01) (54)发明名称 一种半导体开关器件 (57)摘要 本发明涉及半导体技术领域， 具体涉及一种 半导体开关器件， 该开关器。

2、件包括衬底、 形成在 衬底上的n型硅衬底区、 形成在衬底区上的多陷 阱层、 形成在多陷阱层上的-Ga2O3层、 设在- Ga2O3的控制极C以及设在衬底两侧面的漏极D和 源极S。 其中， 该开关器件的多陷阱层由Si和- Ga2O3掺杂形成的多陷阱层， 该多陷阱层中的多 个陷阱作为复合中心， 可以复合硅沟道中传输的 载流子， 提高该半导体器件的关断速度， 以此实 现快速关断的效果。 权利要求书1页 说明书2页 附图1页 CN 110047925 A 2019.07.23 CN 110047925 A 1.一种半导体开关器件,其特征在于， 包括： 衬底； 形成在所述衬底上的n型硅衬底区； 形成在所。

3、述衬底区上的多陷阱层， 所述多陷阱层为S i掺杂 -Ga2O3形成， 其包括多个陷 阱； 形成在所述多陷阱层上的 -Ga2O3层； 所述 -Ga2O3层设有第一金属层， 形成控制极C； 所述衬底的两侧面分别设有第二金属层和第三金属层， 形成漏极D和源极S。 2.如权利要求1所述的半导体开关器件,其特征在于， 所述衬底为二氧化硅材料。 权利要求书 1/1 页 2 CN 110047925 A 2 一种半导体开关器件 技术领域 0001 本发明涉及半导体技术领域， 具体涉及一种半导体开关器件。 背景技术 0002 半导体 -Ga2O3材料具有宽禁带， 具有很高的击穿电场强度， 在半导体功率器件上 。

4、具有很好的应用前景。 但是， 由于该材料的迁移率非常低， 因此阻碍了其在高频半导体器件 方面的利用。 如何将通过新的工作结构和器件原理来利用氧化镓优点来设计新的半导体器 件， 已经成为一个亟需解决的技术难点。 发明内容 0003 为了解决现有技术中采用 -Ga2O3材料制成的半导体迁移率低的技术问题， 本申请 提供一种半导体开关器件， 具体包括以下技术方案： 0004 一种半导体开关器件,包括： 0005 衬底； 0006 形成在所述衬底上的n型硅衬底区； 0007 形成在所述衬底区上的多陷阱层， 所述多陷阱层为Si掺杂 -Ga2O3形成， 其包括多 个陷阱； 0008 形成在所述多陷阱层上的。

5、 -Ga2O3层； 0009 所述 -Ga2O3层设有第一金属层， 形成控制极C； 0010 所述衬底的两侧面分别设有第二金属层和第三金属层， 形成漏极D和源极S。 0011 其中， 所述衬底为二氧化硅材料。 0012 依据上述实施例的半导体开关器件， 在衬底区上设有一层由Si和 -Ga2O3掺杂形成 的多陷阱层， 该多陷阱层中的多个陷阱作为复合中心， 可以复合硅沟道中传输的载流子， 提 高该半导体器件的关断速度， 以此实现快速关断的效果。 附图说明 0013 图1为本申请实施例的半导体开关器件结构示意图； 0014 图2为本申请实施例开关器件工作时漏极电压VD和漏极电流ID变化曲线图。 具体。

6、实施方式 0015 下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。 其中不同实施方式 中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。 在以下的实施方式中， 很多细节描述是为了 使得本申请能被更好的理解。 然而， 本领域技术人员可以毫不费力的认识到， 其中部分特征 在不同情况下是可以省略的， 或者可以由其他元件、 材料、 方法所替代。 在某些情况下， 本申 请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述， 这是为了避免本申请的核心部分被过 多的描述所淹没， 而对于本领域技术人员而言， 详细描述这些相关操作并不是必要的， 他们 说明书 1/2 页 3 CN 110047925 A 3 根据说明书中。

7、的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。 0016 实施例一： 0017 请参考图1， 本实施例提供一种半导体开关器件， 该器件包括二氧化硅衬底1， 在该 衬底1上设有n型硅衬底区2， 在n型硅衬底区2上设有一层由Si和 -Ga2O3掺杂形成的多陷阱 层5， 该多陷阱层中的多个陷阱作为复合中心， 可以复合硅沟道中传输的载流子， 提高该半 导体器件的关断速度。 在该多陷阱层5上设有一层纯 -Ga2O3层6， 在纯 -Ga2O3层6上设有第 一金属层， 该第一金属层7形成半导体的控制极C。 另外， 在衬底1的两侧面分别设有第二金 属层3和第三金属层4， 分别形成半导体开关器件的漏极D和。

8、源极S。 其中， 多陷阱层5的电子 迁移率大于纯 -Ga2O3层的电子迁移率。 0018 请参考图2， 工作时， 该半导体的源极S接地， 在其漏极D加一正电压VD， 则n型硅衬 底区2中电子将流向漏极D， 形成了漏极电流ID。 当漏极电压VD继续增大时， 导电电子速度增 加， 能量升高， 漏极电流ID也随之增大。 在VD增大的过程中， 当在控制极C施加一正电压VC， n 型硅衬底区2中的部分高能量电子将流向控制极C， 在这个过程中， 电子将被多陷阱层5中的 陷阱迅速俘获， 同时多陷阱层5中的电子迁移率比n型硅衬底区2中的小， 因此导致漏极电流 ID迅速变小。 0019 当VD继续增大时， 硅沟。

9、道中的电子能量将变得更大， 因此进入多陷阱层5中的电子 将更多， 同时由于电子能量更高， 部分电子将穿过多陷阱层5进入纯 -Ga2O3层6， 而纯 - Ga2O3层6中的迁移率较小， 因此控制极C端的电流IC开始变大， 此时漏极电流ID将变得更小 甚至消失。 因此， 可在控制极C施加的合适电压VC， 共同来调节沟道电子进入 -Ga2O3层6的多 少。 通过以上分析可知， 通过控制极C端控制， 该半导体器件可实现迅速关断。 0020 以上应用了具体个例对本发明进行阐述， 只是用于帮助理解本发明， 并不用以限 制本发明。 对于本发明所属技术领域的技术人员， 依据本发明的思想， 还可以做出若干简单 推演、 变形或替换。 说明书 2/2 页 4 CN 110047925 A 4 图1 图2 说明书附图 1/1 页 5 CN 110047925 A 5 。