一种横向氮化镓功率整流器件及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种横向氮化镓整流器件，包括：衬底基片、氮化镓层、势垒层、第一介质层，以及第一介质层上方的第二介质层，其中第一介质层的第一端具有贯通第一介质层并截止于势垒层的第一开口，在第一开口内形成有阴极金属；第一介质层的第二端具有贯通第一介质层并截止于势垒层的第二开口，在第二开口处，淀积有第二介质层；第二介质层在第二开口内的底部具有贯通第二介质层并截止于势垒层的第三开口，在第三开口处淀积有阳极金属。本发明专利技术还提供一种横向氮化镓整流器件的制作方法。本发明专利技术能够使得氮化镓整流器件具有较小的正向开启电压和反向漏电流，避免阳极金属和势垒层的刻蚀损伤，提高器件的可靠性和寿命。

A transverse Gan power rectifier device and its manufacturing method

The invention provides a lateral gallium nitride rectifier device, which comprises a substrate substrate, a gallium nitride layer, a barrier layer, a first medium layer, and a second medium layer above the first medium layer, in which the first end of the first medium layer has a first opening through the first medium layer and cut-off the barrier layer, forming a negative in the first opening. The second end of the first medium layer has second openings through the first medium layer and the barrier layer, and the second medium layer is deposited at the second opening; the second medium layer at the bottom of the second opening has the second medium layer and third opening cut-off the barrier layer, and the anode gold is deposited at the third opening. Genus. The invention also provides a method for making a transverse Gan rectifier device. The invention can make the gallium nitride rectifier have smaller forward opening voltage and reverse leakage current, avoid etching damage of the anode metal and barrier layer, and improve the reliability and life of the device.

【技术实现步骤摘要】
一种横向氮化镓功率整流器件及其制作方法
本专利技术涉及半导体工艺
，尤其涉及一种横向氮化镓功率整流器件及其制作方法。
技术介绍
现代科技对半导体功率器件的体积，可靠性，耐压，功耗等方面不断提出更高的要求。随着晶体管特征尺寸的缩小，由于短沟道效应等物理规律和制作成本的限制，主流硅基材料与CMOS技术正发展到10纳米工艺节点而很难继续提升。氮化镓具有较宽的禁带宽度，高热导率、强原子键、化学稳定性好、工作温度高、击穿电压高、抗辐照能力强等性质，适用于光电子、高温大功率器件和高频微波器件等应用。所以氮化镓被认为是新一代集成电路半导体材料，具有广阔的应用前景。二极管在电力电子领域具有极其重要的地位，顺向偏压允许电流由单一方向通过二极管，逆向偏压阻断电流由反方向通过二极管，因此通常作为整流使用。肖特基二极管(SchottkyBarrierDiode，SBD)是以金、银、铝、铂等贵金属为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件，具有开关频率高和正向压降低的优点。传统的GaN异质结肖特基二极管(SBD)的阳极肖特基金属通常直接淀积在势垒层的表面，导通时电子不仅需克服肖特基势垒，还需流经高阻的势垒层，使得其开启电压较大。由于肖特基二极管的正向开启电压和反向漏电流互相关联制约，较低的正向开启电压在制作工艺中往往也导致较大的反向漏电流，因此，目前市场上还没有同时实现较低的正向开启电压和较低的反向漏电流的、适于大范围商用化的GaN肖特基二极管。为降低GaN异质结二极管的开启电压与反向漏电流，各种新型阳极结构的二极管不断出现，并取得了较大突破。但各种新型阳极结构多数均采用刻蚀势垒层并注入或淀积介质层的方法制备二极管阳极结构，生产工艺较为复杂，且器件可靠性有待提高。因此，亟需设计一种新型横向氮化镓整流器件及其制作方法，从而解决二极管的正向开启电压和反向漏电流均较高以及常规氮化镓基二极管制备过程中的阳极刻蚀损伤问题。
技术实现思路
本专利技术提供的横向氮化镓整流器件及其制作方法，能够针对现有技术的不足，降低氮化镓整流二极管的正向开启电压和反向漏电流，避免二极管制备过程中的阳极及势垒层刻蚀损伤。第一方面，本专利技术一种横向氮化镓整流器件，包括：衬底基片、衬底基片上方的氮化镓层、所述氮化镓层上方的势垒层，所述势垒层上方的第一介质层，以及所述第一介质层上方的第二介质层，其中：所述第一介质层的第一端具有贯通所述第一介质层并截止于所述势垒层的第一开口，在所述第一开口内形成有阴极金属；所述第一介质层的第二端具有贯通所述第一介质层并截止于所述势垒层的第二开口，在所述第二开口处，淀积有第二介质层；所述第二介质层在所述第二开口内的底部具有贯通第二介质层并截止于所述势垒层的第三开口，在第三开口内淀积有阳极金属。可选地，上述器件还包括器件两端的贯通所述衬底基片、氮化镓层、势垒层、第一介质层和第二介质层的隔离带。可选地，上述第一介质层和第二介质层的材料为SiN、AlN、SiO2、Al2O3中的一种或几种的组合。可选地，上述第一介质层和第二介质层通过PVD、CVD或者ALD沉积而成。可选地，上述势垒层的材料为InAlN、AlGaN或者InAlGaN。可选地，上述势垒层的厚度为1-10nm。另一方面，本专利技术提供一种上述横向氮化镓整流器件的制作方法，其中包括：步骤一、提供外延片，所述外延片包括自底而上的衬底基片、氮化镓层、势垒层和第一介质层；步骤二、在所述第一介质层的第一端打开贯通所述第一介质层并且截止于所述势垒层的第一开口，并且淀积阴极金属；步骤三、在所述第一介质层的第二端打开贯通所述第一介质层并且截止于所述势垒层的第二开口；步骤四、在所述器件表面淀积第二介质层，并在所述第二介质层位于所述第二开口内的底部打开形成贯通所述第二介质层并且截止于所述势垒层的第三开口；步骤五、在所述第二介质层的第三开口处淀积阳极金属，形成与所述势垒层的肖特基接触。可选地，上述步骤三之前还包括在所述器件的两端形成隔离带的步骤。可选地，上述阴极金属与所述阳极金属具有相同的金属结构。可选地，上述阴极金属与所述阳极金属的材料为Ti、Al、Ni或TiN。本专利技术实施例提供的横向氮化镓整流器件及其制作方法，通过利用薄势垒外延片两次打开介质层而不对势垒层进行刻蚀、再淀积阳极金属结构的CMOS工艺，避免了阳极和势垒层的刻蚀或注入损伤，且降低了二极管的开启电压和漏电流，提高了氮化镓基二极管的寿命与可靠性，有利于氮化镓基二极管在高频、大功率应用领域中的产业化。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本专利技术一个实施例提供的横向氮化镓整流器件的整体结构示意图；图2A-图2F为本专利技术一个实施例提供的横向氮化镓整流器件的制作工艺步骤结构图；图3为本专利技术一个实施例提供的横向氮化镓整流器件的制作方法流程图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。第一方面，本专利技术提供一种横向氮化镓整流器件，包括：衬底基片，位于衬底基片上方的氮化镓层，位于所述氮化镓层上方的势垒层，位于所述势垒层上方的第一介质层，所述第一介质层的第一端具有贯通所述第一介质层且截止于势垒层的第一开口，第二端具有贯通所述第一介质层且截止于势垒层的第二开口。在所述第一介质层的第一端的第一开口内，淀积有阴极金属。在所述第一介质层的第二端的第二开口处，淀积有第二介质层，所述第二介质层在底部具有贯通第二介质层且截止于势垒层的第三开口，在第三开口处淀积有阳极金属。此外，整流器件的两端还具有隔离层。图1示出了本专利技术一个实施例提供的横向氮化镓整流器件的整体结构示意图。如图1所示，横向氮化镓整流器件包括衬底基片110及氮化镓层100。具体的，氮化镓层100的材料为GaN，GaN层可以通过氢化物气相外延方法生长而得，可选的，衬底基片110的材料包括但不限于硅、碳化硅、蓝宝石等材料。氮化镓层100的上方形成有势垒层101。具体的，势垒层101的厚度为1-10nm。势垒层101的材料包括但不限于由In、Al、Ga或N构成的三元或四元材料，例如AlGaN、InAlN、InAlGaN等。在势垒层101的上方形成有第一介质层102。第一介质层102的材料包括但不限于SiN、AlN、SiO2或Al2O3等材料，典型的，以SiN为材料的第一介质层102可以通过原位SiN或者PVD、CVD、ALD形成。特别的，第一介质层102的第一端具有贯通第一介质层102并截止于势垒层101的第一开口，第二端具有贯通第一介质层102并截止于势垒层101的第二开口。在第一介质层的102的第一端的第一开口处，淀积有阴极金属108。特别的，在第一介质层102的第二端的第二开口处本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种横向氮化镓整流器件，包括：衬底基片，所述衬底基片上方的氮化镓层，所述氮化镓层上方的势垒层，所述势垒层上方的第一介质层，以及所述第一介质层上方的第二介质层，其特征在于：所述第一介质层的第一端具有贯通所述第一介质层并截止于所述势垒层的第一开口，在所述第一开口内形成有阴极金属；所述第一介质层的第二端具有贯通所述第一介质层并截止于所述势垒层的第二开口，在所述第二开口处，淀积有第二介质层；所述第二介质层在所述第二开口内的底部具有贯通所述第二介质层并截止于所述势垒层的第三开口，在所述第三开口内淀积有阳极金属。

【技术特征摘要】
1.一种横向氮化镓整流器件，包括：衬底基片，所述衬底基片上方的氮化镓层，所述氮化镓层上方的势垒层，所述势垒层上方的第一介质层，以及所述第一介质层上方的第二介质层，其特征在于：所述第一介质层的第一端具有贯通所述第一介质层并截止于所述势垒层的第一开口，在所述第一开口内形成有阴极金属；所述第一介质层的第二端具有贯通所述第一介质层并截止于所述势垒层的第二开口，在所述第二开口处，淀积有第二介质层；所述第二介质层在所述第二开口内的底部具有贯通所述第二介质层并截止于所述势垒层的第三开口，在所述第三开口内淀积有阳极金属。2.根据权利要求1所述的横向氮化镓整流器件，其特征在于，所述器件还包括器件两端的贯通所述衬底基片、氮化镓层、势垒层、第一介质层和第二介质层的隔离带。3.根据权利要求1所述的横向氮化镓整流器件，其特征在于，所述第一介质层和第二介质层的材料为SiN、AlN、SiO2、Al2O3中的一种或几种的组合。4.根据权利要求3所述的横向氮化镓整流器件，其特征在于，所述第一介质层和第二介质层通过PVD、CVD或者ALD沉积而成。5.根据权利要求1所述的横向氮化镓整流器件，其特征在于，所述势垒层的材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：康玄武，刘新宇，郑英奎，魏珂，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11