本申請(qǐng)是由Balaji Padmanabhan等人在2015年7月24日提交的、題目為“SEMICONDUCTOR COMPONENT AND METHOD OF MANUFACTURE”的臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)序列號(hào)62/196,655的非臨時(shí)申請(qǐng)，該臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)全文并入本文以作參考，并且在此要求其共同主題的優(yōu)先權(quán)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型一般地涉及電子學(xué)，并且更特別地涉及其半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)以及形成半導(dǎo)體器件的方法。

背景技術(shù)：

過(guò)去，半導(dǎo)體工業(yè)使用各種不同的器件結(jié)構(gòu)和方法來(lái)形成半導(dǎo)體器件，例如，二極管、肖特基二極管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)、高電子遷移率晶體管(HEMT)等。諸如二極管、肖特基二極管和FET之類(lèi)的器件典型地由硅基板制成。由硅基板制成的半導(dǎo)體器件的缺點(diǎn)包括低擊穿電壓、過(guò)大的反向漏電流、大的正向電壓降、不適宜地低的開(kāi)關(guān)特性、高的功率密度以及高制造成本。要克服這些缺點(diǎn)，半導(dǎo)體制造商已經(jīng)轉(zhuǎn)向用化合物半導(dǎo)體基板來(lái)制造半導(dǎo)體器件，例如，III-N半導(dǎo)體基板、III-V半導(dǎo)體基板、II-VI半導(dǎo)體基板等。盡管這些基板具有改進(jìn)的器件性能，但是它們易碎且增加了制造成本。因而，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)開(kāi)始使用作為硅和III-N材料的組合的化合物半導(dǎo)體基板，以解決成本、可制造性和脆弱性的問(wèn)題。形成于硅基板或其他半導(dǎo)體基板上的III-N化合物半導(dǎo)體材料已經(jīng)在Zhi He的且于2011年6月9日公布的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2011/0133251A1以及Michael A.Briere的且于2013年3月21日公布的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2013/0069208A1中進(jìn)行了描述。

半導(dǎo)體制造商使用硅半導(dǎo)體材料和III-N半導(dǎo)體材料的組合來(lái)制造器件，例如，與硅器件級(jí)聯(lián)的常開(kāi)的III-N耗盡型HEMT。使用這種材料組合有助于使用常開(kāi)的III-N耗盡型器件來(lái)實(shí)現(xiàn)常關(guān)狀態(tài)。在被配置為開(kāi)關(guān)的級(jí)聯(lián)器件中，硅器件通常由于在高漏極偏壓下操作的III-N器件的高的漏電流而在雪崩模式下操作。在雪崩操作模式中，III-N器件的柵極處于較大的壓力下，因?yàn)楣杵骷难┍罁舸╇妷簳?huì)超過(guò)III-N器件的柵極電介質(zhì)的擊穿電壓。猛烈的壓力條件，例如，在雪崩模式下操作硅器件，會(huì)降低器件的可靠性，降低擊穿電壓，增加漏電流，并且會(huì)降低硅器件的可靠性。級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體器件已經(jīng)在Rakesh K.Lal等人的且于2013年4月11日公布的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)號(hào)2013/0088280A1中進(jìn)行了描述。

因此，具有可降低硅器件進(jìn)入雪崩擊穿的可能性的級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體器件及其制造方法將會(huì)是有利的。若該結(jié)構(gòu)及方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)具有成本效益將會(huì)是更有利的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的第一方面提供一種半導(dǎo)體元件(10，30)，具有至少第一端子及第二端子，其特征在于包括：第一半導(dǎo)體器件(12，32)，具有第一載流端子及第二載流端子，所述第一半導(dǎo)體器件(12，32)由硅基材料配置；第二半導(dǎo)體器件(14)，具有控制端子(14G)和第一載流端子(14D)及第二載流端子(14S)，所述第二半導(dǎo)體器件(14)由III-N半導(dǎo)體材料配置，所述第一半導(dǎo)體器件(12)的所述第一載流端子與所述第二半導(dǎo)體器件(14)的第二載流端子(14S)耦接，并且所述第二半導(dǎo)體器件(14)的所述控制端子(14G)與所述第一半導(dǎo)體器件(12)的所述第二載流端子耦接；以及第三半導(dǎo)體器件(16，36)，具有控制端子(16G，36G)和第一載流端子(16D，36D)及第二載流端子(16S，36S)，所述第三半導(dǎo)體器件(16，36)的所述第一載流端子(16D，36D)與所述第三半導(dǎo)體器件(16，36)的所述控制端子(16G，36G)、所述第一半導(dǎo)體器件(12，32)的所述第一載流端子以及所述第二半導(dǎo)體器件(14)的所述第二載流端子(14S)耦接。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述第一半導(dǎo)體器件(12，32)是第一晶體管，所述第二半導(dǎo)體器件(14)是第二晶體管，所述第三半導(dǎo)體器件(16)是第三晶體管，并且所述硅基半導(dǎo)體材料是第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述第一晶體管(12，32)、所述第二晶體管(14)和所述第三晶體管(16)是單片集成的。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述第二半導(dǎo)體器件(14)的所述控制端子(14G)與所述第三半導(dǎo)體器件(16)的所述第二載流端子(16S)耦接。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述第一半導(dǎo)體器件(12，32)是具有陰極和陽(yáng)極的二極管(32)，所述陰極用作所述第一載流端子并且所述陽(yáng)極用作所述第二載流端子。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述第三半導(dǎo)體器件(16)具有比所述第二半導(dǎo)體器件(14)的絕對(duì)閾值電壓值大的閾值電壓。

本實(shí)用新型的另一方面提供一種半導(dǎo)體元件(10，30)，其特征在于包括：硅基半導(dǎo)體器件(12，32)，由硅半導(dǎo)體材料形成，且具有第一載流端子及第二載流端子；III-N基半導(dǎo)體器件(14)，由III-N半導(dǎo)體材料形成，且具有控制端子(14G)、第一載流端子(14S)和第二載流端子(14D)，所述硅基半導(dǎo)體器件(12，32)的所述第一載流端子與所述III-N基半導(dǎo)體器件(14)的所述控制端子耦接，所述硅基半導(dǎo)體器件(12，32)的所述第二載流端子與所述III-N半導(dǎo)體器件(14)的所述第一載流端子(14S)耦接；以及第一晶體管(16，36)，具有控制端子(16G，36G)和第一載流端子(16D，36D)及第二載流端子(16S，36S)，所述第一晶體管(16，36)的所述控制端子(16G，36G)與所述硅基半導(dǎo)體器件(12，32)的所述第二載流端子耦接。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述硅基半導(dǎo)體器件(12，32)包括具有陽(yáng)極和陰極的二極管(32)，并且所述III-N基半導(dǎo)體器件(14)包括具有柵極(14G)、源極(14S)和漏極(14D)的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并且其中所述二極管(32)的所述陽(yáng)極用作所述硅基半導(dǎo)體器件(32)的所述第一載流端子，所述二極管(32)的所述陰極用作所述硅基半導(dǎo)體器件(32)的所述第二載流端子，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極(14S)用作所述III-N基半導(dǎo)體器件(14)的所述第一載流端子，并且所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述漏極(14D)用作所述III-N基半導(dǎo)體器件(14)的所述第二載流電極。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述硅基半導(dǎo)體器件(12，32)包括具有柵極(12G)、源極(12S)和漏極(12D)的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(12)，并且所述III-N基半導(dǎo)體器件(14)包括具有柵極(14G)、源極(14S)和漏極(14D)的第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并且其中所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管(12)的所述源極(12S)用作所述硅基半導(dǎo)體器件(12)的所述第一載流端子，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述漏極(12D)用作所述硅基半導(dǎo)體器件(12)的所述第二載流電極，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極(14S)用作所述III-N基半導(dǎo)體器件(14)的所述第一載流電極，并且所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述漏極(14D)用作所述III-N基半導(dǎo)體器件(14)的所述第二載流電極。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其特征在于所述第一晶體管(16，36)具有比所述III-N基第二半導(dǎo)體器件(14)的絕對(duì)閾值電壓值大的閾值電壓。

附圖說(shuō)明

通過(guò)結(jié)合附圖來(lái)閱讀下面的詳細(xì)描述將會(huì)更好理解本實(shí)用新型，在附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的要素，并且在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的包含化合物半導(dǎo)體基板的級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體元件的電路原理圖；以及

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的包含化合物半導(dǎo)體基板的級(jí)聯(lián)半導(dǎo)體元件的電路原理圖。

為了圖示的簡(jiǎn)潔和清晰起見(jiàn)，附圖中的要素并不一定是按比例的，并且在不同附圖中的相同附圖標(biāo)記指示相同的要素。另外，為了描述的簡(jiǎn)單起見(jiàn)而省略關(guān)于眾所周知的步驟和部件的描述和細(xì)節(jié)。本文所使用的載流電極指的是用于傳送電流通過(guò)其中的器件的部件，例如，MOS晶體管的源極或漏極、雙極型晶體管的發(fā)射極或集電極或者二極管的陰極或陽(yáng)極，并且控制電極指的是用于控制通過(guò)其中的電流的器件的部件，例如，MOS晶體管的柵極或雙極型晶體管的基極。盡管起見(jiàn)在本文中被解釋為特定的n溝道或p溝道器件，或者特定的n型或p型摻雜區(qū)，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，根據(jù)本實(shí)用新型的實(shí)施例，互補(bǔ)型器件同樣是可能的。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，本文所使用的詞語(yǔ)“在…期間”、“在…的同時(shí)”以及“當(dāng)…的時(shí)候”并不是動(dòng)作在起始動(dòng)作發(fā)生時(shí)立即發(fā)生的精確性術(shù)語(yǔ)，而是在起始動(dòng)作與其所引起的反應(yīng)之間可以存在稍微小的而又合理的延遲，例如，傳播延遲。詞語(yǔ)“近似”、“大約”或“基本上”的使用意指要素的值具有預(yù)料將會(huì)很接近于規(guī)定的值或位置的參數(shù)。但是，如同本技術(shù)領(lǐng)域所熟知的，總是會(huì)存在妨礙值或位置正好為所規(guī)定的值或位置的較小變化。在本技術(shù)領(lǐng)域中已很好確定了：高達(dá)大約10％(以及對(duì)于半導(dǎo)體摻雜濃度為高達(dá)20％)的變化被認(rèn)為是相對(duì)于正好為所描述的理想目標(biāo)的合理變化。

具體實(shí)施方式

一般地，本實(shí)用新型提供了一種半導(dǎo)體元件，該半導(dǎo)體元件包含由硅基材料配置成的半導(dǎo)體器件、由III-N半導(dǎo)體材料配置成的半導(dǎo)體器件，以及保護(hù)部件。由硅基半導(dǎo)體材料配置成的半導(dǎo)體器件具有至少一對(duì)載流端子，并且由III-N半導(dǎo)體材料配置成的半導(dǎo)體器件具有控制端子以及一對(duì)載流端子。硅基半導(dǎo)體器件的載流端子與III-N半導(dǎo)體器件的載流端子連接以形成公共連接節(jié)點(diǎn)，并且III-N半導(dǎo)體器件的控制端子與硅基半導(dǎo)體器件的另一個(gè)載流端子連接。保護(hù)部件具有與公共連接節(jié)點(diǎn)連接的端子以及與硅基半導(dǎo)體器件的另一個(gè)載流端子和III-N半導(dǎo)體器件的控制端子共同連接以形成半導(dǎo)體元件的端子的端子。III-N半導(dǎo)體器件的另一個(gè)載流端子用作半導(dǎo)體元件的另一個(gè)端子。保護(hù)部件可以被稱(chēng)為電流導(dǎo)引部件。

保護(hù)器件與由硅基材料配置成的半導(dǎo)體器件耦接，與由III-N半導(dǎo)體材料配置成的半導(dǎo)體器件耦接，并且保護(hù)器件與半導(dǎo)體器件和III-N半導(dǎo)體材料的組合耦接。保護(hù)器件可以是被配置使得其閾值電壓大于III-N半導(dǎo)體器件的絕對(duì)閾值電壓值但小于硅的擊穿電壓的晶體管。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的一種實(shí)施例的III-N半導(dǎo)體元件10的電路原理圖。圖1所示的是與半導(dǎo)體器件14耦接的且被配置用于形成級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)的半導(dǎo)體器件12。舉例來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體器件12和14是晶體管，其中每個(gè)晶體管都由半導(dǎo)體基板形成并且具有柵極端子、源極端子、漏極端子，以及可以由其形成溝道的體區(qū)或基板區(qū)。體區(qū)是基板的一部分。因而，晶體管12具有漏極端子12D、源極端子12S、柵極端子12G，并且晶體管14具有漏極端子14D、源極端子14S、柵極端子14G和基板端子14B。晶體管12的漏極端子12D與晶體管14的源極端子14S連接，并且晶體管12的源極端子12S與晶體管14的柵極端子14G連接。如同上文所討論的，晶體管的柵極端子可以被稱(chēng)為柵極或柵極電極，源極端子可以被稱(chēng)為源極、源極電極、載流端子或載流電極，漏極端子可以被稱(chēng)為漏極、漏極電極、載流端子或載流電極，并且體端子可以被稱(chēng)為基板端子、基板連接或體連接。晶體管12的源極端子可以被稱(chēng)為級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)10的源極，晶體管14的漏極端子可以被稱(chēng)為級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)10的漏極，并且晶體管12的柵極端子可以被稱(chēng)為級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)10的柵極。

根據(jù)一種實(shí)施例，晶體管12由硅基材料制成，并且晶體管14由III-N半導(dǎo)體材料制成。硅基材料可以包括硅、碳摻雜硅、碳化硅材料、硅鍺材料、與氮化鋁結(jié)合的硅等。III-N半導(dǎo)體材料包括氮化鎵、鋁氮化鎵等。硅可以是p型導(dǎo)電性的、n型導(dǎo)電性的或本征半導(dǎo)體材料。同樣地，III-N半導(dǎo)體材料可以是p型導(dǎo)電性的、n型導(dǎo)電性的或本征半導(dǎo)體材料。應(yīng)當(dāng)指出，半導(dǎo)體器件14的III-N材料可以生長(zhǎng)于硅基板或者某些別的基板材料上。

應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，晶體管14由III-N半導(dǎo)體材料制成，使得源極、漏極和柵極由III-N基板材料的若干部分形成。III-N半導(dǎo)體材料可以被稱(chēng)為III-N基板材料、基板或基板材料。晶體管12由硅基半導(dǎo)體材料制成，使得源極、漏極和柵極由硅基半導(dǎo)體材料的若干部分形成。硅基半導(dǎo)體材料可以被稱(chēng)為基于硅的基板材料、基板或基板材料。

保護(hù)部件(例如，晶體管16)與晶體管12連接，即，晶體管16具有與公共連接節(jié)點(diǎn)15連接的端子，即，與共同連接的晶體管12的漏極端子12D和晶體管14的源極端子14S連接。晶體管16具有與其柵極端子16G連接的漏極端子16D，該晶體管16的共同連接的漏極端子16D和柵極端子16G與公共節(jié)點(diǎn)15連接，即，分別與晶體管12和14的漏極端子12D和源極端子14S連接。因而，晶體管16可以被稱(chēng)為二極管接法晶體管。晶體管16的源極端子16S共同連接至晶體管12的源極端子12S以及晶體管14的柵極端子14G。因?yàn)榫w管16的共同連接的柵極16G和漏極16D端子與晶體管12的漏極端子12D連接，并且二極管接法晶體管16的源極端子16S與晶體管12的源極端子12S連接，所以晶體管12和16并聯(lián)連接。晶體管12和16的源極端子12S和16S可以分別被耦接用于接收工作電位源，例如，電壓V_SS。舉例來(lái)說(shuō)，電壓V_SS是地電位。根據(jù)一種實(shí)施例，晶體管16被配置為具有小于晶體管12的擊穿電壓但大于晶體管14的閾值電壓的絕對(duì)值的閾值電壓。應(yīng)當(dāng)指出，晶體管16處于來(lái)自III-N晶體管14的電流的漏電流通路內(nèi)，并且可以被調(diào)整大小以在半導(dǎo)體元件10被關(guān)閉時(shí)處理半導(dǎo)體元件10的漏電流。保護(hù)部件16可以被稱(chēng)為電流導(dǎo)引部件、并行部件、漏電通路電路或主動(dòng)保護(hù)電路部件。

如同上文所討論的，半導(dǎo)體器件12由硅基材料制成，并且半導(dǎo)體器件14由III-N半導(dǎo)體材料制成。硅基材料可以包括硅、碳摻雜硅、碳化硅材料、硅鍺材料等。III-N半導(dǎo)體材料包括氮化鎵、鋁氮化鎵等。

根據(jù)另一種實(shí)施例，III-N半導(dǎo)體基板耦接至工作電位源V_SS，例如，III-N半導(dǎo)體基板在工作電位V_SS為地電位時(shí)與地線(xiàn)連接，即，III-N半導(dǎo)體基板接地。因而，半導(dǎo)體器件14的端子14B耦接至工作電位源V_SS。

應(yīng)當(dāng)指出，半導(dǎo)體器件12、半導(dǎo)體器件14和保護(hù)部件16可以是單片集成的，或者半導(dǎo)體器件12和保護(hù)部件16可以是單片集成的。

響應(yīng)于在晶體管12的柵極端子處的邏輯高電壓電平，級(jí)聯(lián)開(kāi)關(guān)10接通，并且中點(diǎn)電壓更接近于晶體管12的源極處的電壓。應(yīng)當(dāng)指出，在公共連接節(jié)點(diǎn)15處的電壓可以被稱(chēng)為中點(diǎn)電壓。響應(yīng)于在晶體管12的柵極端子12G處的邏輯低電壓電平，晶體管12截止并且在連接節(jié)點(diǎn)15處的中點(diǎn)電壓增加，從而在它一旦達(dá)到晶體管14的閾值電壓的絕對(duì)值時(shí)使晶體管14截止。如果流過(guò)晶體管14的漏電流高于流過(guò)晶體管12和保護(hù)部件16的漏電流，則在晶體管16的漏極端子處的電壓會(huì)繼續(xù)朝著晶體管16的閾值電壓的絕對(duì)值增加，該晶體管16會(huì)導(dǎo)通，從而抑制中點(diǎn)電壓的進(jìn)一步增加。因而，中點(diǎn)電壓小于晶體管12的擊穿電壓。優(yōu)選地，晶體管16被配置使得其閾值電壓大于III-N半導(dǎo)體器件14(即，晶體管14)的絕對(duì)閾值電壓值。在這些條件下，晶體管14截止并保持住施加于晶體管14的漏極電壓。

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型的另一種實(shí)施例的III-N半導(dǎo)體元件30的電路原理圖。圖2所示出的是與半導(dǎo)體器件14耦接的且被配置用于形成級(jí)聯(lián)整流器的半導(dǎo)體器件32。舉例來(lái)說(shuō)，半導(dǎo)體器件32是二極管，并且半導(dǎo)體器件14是晶體管，其中二極管32具有陰極和陽(yáng)極，并且晶體管14具有控制端子14G、源極端子14S、漏極端子14D和體端子14B。二極管32的陰極與晶體管14的源極端子14S連接，以形成公共連接節(jié)點(diǎn)15A，并且二極管32的陽(yáng)極與晶體管14的柵極端子14G連接。

保護(hù)部件(例如，晶體管36)與二極管32連接，即，晶體管36具有與二極管32的陰極端子及晶體管14的源極端子14S連接的端子。晶體管36具有與其柵極端子36G連接的漏極端子36D，該晶體管36的共同連接的漏極和柵極端子連接至二極管32的陰極端子和晶體管14的源極端子14S。晶體管36的源極端子36S與二極管32的陽(yáng)極端子和晶體管14的柵極端子14G連接。因?yàn)榫w管36的共同連接的柵極36G和漏極36S端子與晶體管32的陰極端子連接，并且晶體管36的源極端子36S與二極管32的陽(yáng)極端子連接，二極管32和晶體管36并行連接。二極管32的陽(yáng)極端子和晶體管36的源極端子36S可以被耦接用于接收工作電位源，例如，電壓V_SS。舉例來(lái)說(shuō)，電壓V_SS是地電位。

根據(jù)一種實(shí)施例，晶體管36被配置為具有處于與二極管32的擊穿電壓的電壓電平不同的電壓電平的閾值電壓。例如，晶體管36可以被配置為具有小于二極管32的擊穿電壓的但高于III-N晶體管14的閾值電壓的絕對(duì)值的閾值電壓。應(yīng)當(dāng)指出，晶體管36處于III-N晶體管14的漏電流通路內(nèi)，并且可以被調(diào)整大小以響應(yīng)于半導(dǎo)體元件30被關(guān)閉而處理半導(dǎo)體元件30的漏電流。保護(hù)部件36可以被稱(chēng)為電流導(dǎo)引部件、并行部件或漏電通路電路。

至此，應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，包含基于與基于硅半導(dǎo)體的晶體管連接的化合物半導(dǎo)體材料的晶體管的半導(dǎo)體元件已經(jīng)被提供。根據(jù)一種實(shí)施例，半導(dǎo)體元件包含III-N基半導(dǎo)體器件，例如，與硅基器件級(jí)聯(lián)的常開(kāi)的III-N耗盡型HEMT，例如，由硅基板制成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管或者由硅基板制成的二極管。元件被并聯(lián)耦接于硅基器件的兩端，以分流響應(yīng)于III-N耗盡型HEMT的柵-源電壓超過(guò)其夾斷電壓而出現(xiàn)的漏電流。并聯(lián)耦接的元件控制著漏電流以及在由III-N基晶體管的源極和硅基晶體管的漏接形成的公共連接節(jié)點(diǎn)處的電壓。并聯(lián)耦接的元件可以是電阻器、二極管、晶體管等，并且可以被稱(chēng)為電流導(dǎo)引器件、電流導(dǎo)引部件、保護(hù)器件或保護(hù)部件。包含并聯(lián)耦接的元件會(huì)提高包含與硅基器件級(jí)聯(lián)的III-N基器件的且在其中III-N基器件在高壓力條件下操作的半導(dǎo)體元件的可靠性。III-N基半導(dǎo)體器件的基板材料可以與電位源連接，例如，以短接導(dǎo)線(xiàn)在硅基半導(dǎo)體器件為晶體管的實(shí)施例中將硅基器件的源極接地或者在硅基半導(dǎo)體器件為二極管的實(shí)施例中將硅基半導(dǎo)體器件的陽(yáng)極接地。作為選擇，III-N基半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體材料可以被保留為浮置的。

在一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供一種具有至少第一及第二端子的半導(dǎo)體元件，包含：具有第一及第二載流端子的第一半導(dǎo)體器件，所述第一半導(dǎo)體器件由硅基材料配置；具有控制端子和第一及第二載流端子的第二半導(dǎo)體器件，所述第二半導(dǎo)體器件由III-N半導(dǎo)體材料配置，所述第一半導(dǎo)體器件的所述第一載流端子與所述第二半導(dǎo)體器件的第二載流端子耦接，并且所述第二半導(dǎo)體器件的所述控制端子與所述第一半導(dǎo)體器件的所述第二載流端子耦接；以及具有控制端子和第一及第二載流端子的第三半導(dǎo)體器件，所述第三半導(dǎo)體器件的所述第一載流端子與所述第三半導(dǎo)體器件的所述控制端子、所述第一半導(dǎo)體器件的所述第一載流端子以及所述第二半導(dǎo)體器件的所述第二載流端子耦接。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第一半導(dǎo)體器件是第一晶體管，所述第二半導(dǎo)體器件是第二晶體管，所述第三半導(dǎo)體器件是第三晶體管并且所述硅基半導(dǎo)體材料是第一導(dǎo)電類(lèi)型的硅。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第一晶體管、所述第二晶體管和所述第三晶體管是單片集成的。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第一半導(dǎo)體器件具有控制端子。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第二半導(dǎo)體器件的所述控制端子與所述第三半導(dǎo)體器件的所述第二載流端子耦接。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第三半導(dǎo)體器件的所述第二載流端子被耦接用于接收工作電位源。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第一半導(dǎo)體器件是具有陰極和陽(yáng)極的二極管，所述陰極用作所述第一載流端子并且所述陽(yáng)極用作所述第二載流端子。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第三半導(dǎo)體器件包含具有控制電極和第一及第二載流電極的晶體管，所述柵極電極與所述第一載流電極以及配置用于接收第一工作電位源的所述第二載流電極耦接。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第三半導(dǎo)體器件具有比所述第二半導(dǎo)體器件的絕對(duì)閾值電壓值大的閾值電壓。

在另一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供一種半導(dǎo)體元件，包含：由硅半導(dǎo)體材料形成且具有第一及第二載流端子的硅基半導(dǎo)體器件；由III-N半導(dǎo)體材料形成且具有控制端子、第一載流端子和第二載流端子的III-N基半導(dǎo)體器件，所述硅基半導(dǎo)體器件的所述第一載流端子與所述III-N基半導(dǎo)體器件的所述控制端子耦接，所述硅基半導(dǎo)體器件的所述第二載流端子與所述III-N半導(dǎo)體器件的所述第一載流端子耦接；以及具有控制端子和第一及第二載流端子的第一晶體管，所述第一晶體管的所述控制端子與所述硅基半導(dǎo)體器件的所述第二載流端子耦接。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述硅基半導(dǎo)體器件包括具有陽(yáng)極和陰極的二極管，并且所述III-N基半導(dǎo)體器件包括具有柵極、源極和漏極的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并且其中所述二極管的所述陽(yáng)極用作所述硅基半導(dǎo)體器件的所述第一載流端子，所述二極管的所述陰極用作所述硅基半導(dǎo)體器件的所述第二載流端子，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極用作所述III-N基半導(dǎo)體器件的所述第一載流端子，并且所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述漏極用作所述III-N基半導(dǎo)體器件的所述第二載流電極。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第一晶體管的所述第一載流端子與所述第一晶體管的所述控制端子以及所述硅基半導(dǎo)體器件的所述第一載流端子耦接。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述硅基半導(dǎo)體器件包括具有柵極、源極和漏極的第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并且所述III-N基半導(dǎo)體器件包括具有柵極、源極和漏極的第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管，并且其中所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極用作所述硅基半導(dǎo)體器件的所述第一載流端子，所述第一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述漏極用作所述硅基半導(dǎo)體器件的所述第二載流電極，所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述源極用作所述III-N基半導(dǎo)體器件的所述第一載流電極，并且所述第二場(chǎng)效應(yīng)晶體管的所述漏極用作所述III-N基半導(dǎo)體器件的所述第二載流電極。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述III-N基半導(dǎo)體器件的所述III-N半導(dǎo)體材料與所述第一晶體管的所述第一載流端子耦接。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述III-N基半導(dǎo)體器件的所述III-N半導(dǎo)體材料被耦接用于接收地電位。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述III-N基半導(dǎo)體器件的所述III-N半導(dǎo)體材料是浮置的。

根據(jù)上面描述的半導(dǎo)體元件的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述第一晶體管具有比所述III-N基第二半導(dǎo)體器件的絕對(duì)閾值電壓值大的閾值電壓。

在再一個(gè)方面，本實(shí)用新型提供一種用于降低半導(dǎo)體元件的應(yīng)力的方法，包括：將III-N基半導(dǎo)體器件耦接至硅基半導(dǎo)體器件；以及形成通過(guò)晶體管的泄漏電流通路，其中所述晶體管具有柵極以及與所述III-N基半導(dǎo)體器件和所述硅基半導(dǎo)體器件耦接的載流端子。

根據(jù)上面描述的方法的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，其中所述晶體管被配置使得其閾值電壓大于所述III-N基半導(dǎo)體器件的絕對(duì)閾值電壓。

根據(jù)上面描述的方法的一個(gè)單獨(dú)實(shí)施例，還包含將二極管或晶體管之一耦接至所述III-N基半導(dǎo)體器件和所述晶體管。

盡管本文已經(jīng)公開(kāi)了某些優(yōu)選的實(shí)施例和方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)前述公開(kāi)內(nèi)容將會(huì)清楚，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下可以對(duì)這樣的實(shí)施例和方法進(jìn)行變動(dòng)和修改。本實(shí)用新型意指應(yīng)當(dāng)僅受所附權(quán)利要求書(shū)以及適用法律的規(guī)則和原則所要求的范圍限定。