一种功率器件及其工艺方法技术

一种功率器件，其包括半导体材料层、位于所述半导体材料层上的源极、栅极和漏极、氧化层、钝化层和漂移区场板，其还包括隔离介质层，所述隔离介质层位于所述半导体层上，处于所述栅极和所述漏极之间，所述氧化层覆盖所述源极、漏极及除所述栅极和所述隔离介质层外的所述半导体材料层，所述钝化层覆盖氧化层及栅极，所述漂移区场板自所述栅极上方的钝化层延伸至所述隔离介质层，并完全覆盖所述隔离介质层。本发明专利技术的功率器件通过隔离介质层隔离漂移区场板与半导体材料层，隔离介质层可以选择隔离介质的组成比例，介质生长厚度等，不受标准工艺的限制，可以大大改善漂移区场板对漂移区电场的调节能力，极大的提高功率器件的耐压和输出电流水平。

Power device and process method thereof

A power device, which comprises a semiconductor material layer, the layer of semiconductor material on the source, gate and drain, oxide layer, a passivation layer and a drift region field plate, which also includes the isolation layer, the isolation dielectric layer on the semiconductor layer in the gate, and the the drain, the oxide layer covering the source, drain and removing the semiconductor material layer of the gate electrode and the isolation medium layer, the passivation layer covering the gate oxide layer and the drift region, the field plate from above the gate of the passivation layer extends into the septum from the dielectric layer, and completely covering the isolation layer. The power device of the present invention through the isolation dielectric isolation layer drift region field plate and the semiconductor material layer, isolation layer can choose medium composition isolation medium, medium thickness, without standard technology, can greatly improve the ability to regulate the drift region of the drift region electric field plate, greatly improve the voltage of power devices and the output current level.

【技术实现步骤摘要】
一种功率器件及其工艺方法
本专利技术涉及应用于集成电路芯片的功率器件，尤其是一种高耐压能力的功率器件及其工艺方法。
技术介绍
随着无线通信和雷达探测等领域的快速发展，现代电子设备对微波功率器件的工作电压和功率密度等方面提出更高的要求。因此，现阶段的功率器件往往需要追求更高耐压性能和更快的电子迁移率。而宽禁带半导体材料不仅能满足以上两点，还具备出色的高频性能和功率品质因子，因而成为高频大功率器件的首选。传统的功率器件包括半导体材料层，位于半导体材料层上的源极欧姆接触，和漏极欧姆接触，覆盖所述源极欧姆接触、所述漏极欧姆接触和所述半导体材料层的氧化层，氧化层上的半导体栅极，以及覆盖所述氧化层和所述半导体栅极的钝化层，穿过氧化层和钝化层连接至所述源极欧姆接触和所述漏极欧姆接触的源极金属连接和漏极金属连接，穿过钝化层连接至栅极的栅极金属连接。所述源极金属连接和所述漏极金属连接于正负电压，栅极金属连接连接控制电压；当加在栅极上的电压满足导通条件时，电流通过半导体材料由器件漏极流向器件源极。调节栅极电压的大小可以调制源漏间电流的大小。相较于传统的功率器件结构，基于宽禁带半导体材料的功率器件加入了场板技术。即在栅极与漏极之间的漂移区，增加了一个金属结构，形成漂移区场板。场板是从电极向外延伸的金属板结构，可以通过改变其形状、尺寸等物理参量对场板下的电场分布进行调制，改善器件的耐压特性。同时，场板结构还能削弱宽禁带半导体材料对电子的捕获能力，改善电流坍塌效应。但在现有的工艺技术基础上形成的场板技术有很大的局限性。因为氧化层和钝化层皆为标准工艺，改变其厚度会影响整个器件的性能，因此漂移区场板与半导体材料之间的距离被标准工艺所限定，大大限制了其对下方漂移区电场的调制作用。因此，有必要提供一种能够具有更高的耐压能力和输出电流水平的功率器件及其工艺方法。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种能够提高耐压能力和输出电流水平的功率器件及其工艺方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种功率器件，其包括半导体材料层、位于所述半导体材料层上的源极、栅极和漏极、氧化层、钝化层和漂移区场板，其还包括隔离介质层，所述隔离介质层位于所述半导体层上，处于所述栅极和所述漏极之间，所述氧化层覆盖所述源极、漏极及除所述栅极和所述隔离介质层外的所述半导体材料层，所述钝化层覆盖氧化层及栅极，所述漂移区场板自所述栅极上方的钝化层延伸至所述隔离介质层，并完全覆盖所述隔离介质层。优选的，所述隔离介质层采用分子束外延技术生长。优选的，所述隔离介质层的材料为SiN、Al2O3、SiO2、MgO介质中的一种或多种。优选的，所述离介质层的厚度在以内。优选的，所述半导体材料为宽禁带半导体材料。优选的，所述栅极为T型金属结构。上述功率器件的工艺方法，包括如下步骤：a.生长半导体材料层；b.在半导体材料层上两端制备源极和漏极；c.在栅极和隔离介质层外的区域位置覆盖氧化层在栅极位置处淀积栅极；d.在栅极和氧化层上覆盖钝化层；e.在隔离介质层位置处生长隔离介质层；f.在所述栅极上方的钝化层上方至所述隔离介质层上方淀积漂移区场板。优选的，所述隔离介质层采用分子束外延技术生长。优选的，生长所述隔离介质层时，控制介质的组成比例。优选的，生长所述隔离介质层时，控制隔离介质层的厚度。与现有技术相比，本专利技术的功率器件通过所述隔离介质层隔离所述漂移区场板与所述半导体材料层，所述隔离介质层可以选择隔离介质的组成比例，介质生长厚度等，不受标准工艺的限制，可以大大改善漂移区场板对漂移区电场的调节能力，极大的提高功率器件的耐压和输出电流水平。附图说明图1是本专利技术功率器件的结构示意图。图2是制造本专利技术功率器件工艺方法的流程示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的功率器件包括半导体材料层1，源极欧姆接触2，漏极欧姆接触3，氧化层4，栅极5，钝化层6，源极金属连接7，漏极金属连接8，栅极金属连接9，漂移区场板10，隔离介质层11。下面具体介绍各结构之间的位置关系。所述半导体材料层1为基底，所述半导体材料层的半导体材料优选宽禁带半导体材料，如：金刚石、SiC、GaN等，尤其是GaN最佳。所述源极欧姆接触2位于所述半导体材料层1上的一端，所述源极金属连接7位于所述源极欧姆接触2上，穿过所述氧化层4和所述钝化层6连接至所述源级欧姆接触2，所述源极欧姆接触2和所述源极金属连接7构成源极。所述漏极欧姆接触3位于所述半导体材料层1上的另一端，所述漏极金属连接8位于所述漏极欧姆接触3上，穿过所述氧化层4和所述钝化层6连接至所述漏极欧姆接触3，所述漏极欧姆接触3和所述漏极金属连接8构成漏极。所述栅极5位于所述半导体材料层1上，处于所述源极和所述漏极之间，栅极金属连接9位于所述栅极5上，穿过所述钝化层6连接至所述栅极5。所述栅极5为T型金属结构。所述栅极5直接与宽禁带半导体材料形成肖特基接触，有利于提高栅极对源漏电流的控制。所述栅极5和所述漏极欧姆接触3之间的漂移区上生长有隔离介质层11。所述隔离介质层11的材料根据器件特性可以选择SiN、Al2O3、SiO2、MgO等介质中的一种或多种，所述氧化层4覆盖于所述源极欧姆接触2上除源极金属连接7外的其他区域、所述漏极欧姆接触3除漏极金属连接8以为的区域以及除所述栅极5和所述隔离介质层11所在区域的其他区域，即所述源极金属连接7、所述漏极金属连接8、所述栅极5和所述隔离介质层11所在区域未被氧化层4覆盖。钝化层6覆盖于所述氧化层4之上，并覆盖所述栅极5，即所述钝化层6覆盖除所述源极金属连接7、所述漏极金属连接8、所述栅极金属连接9和所述隔离介质层11外的其他区域。所述漂移区场板10为金属结构，自所述栅极5上方的钝化层6延伸至所述隔离介质层11，并完全覆盖所述隔离介质层11。所述漂移区场板10与所述半导体材料层1通过所述隔离介质层11隔离。所述隔离介质层11采用分子束外延(MBE)技术生长，可以精确的控制隔离介质的组成比例，介质生长厚度等，介质的生长厚度可以控制在10埃以内。通过对所述隔离介质层11中的介质成分、厚度的精确控制，可以大大改善漂移区场板10对漂移区电场的调节能力，极大的提高功率器件的耐压和输出电流水平。如图2所示，对于上述功率器件优选的工艺方法包括如下步骤：第一步，制备半导体材料层1，生长半导体材料层1，并对半导体材料层1的表面进行平整操作，所述半导体材料优选宽禁带半导体材料，如：金刚石、SiC、GaN等，尤其是GaN最佳。第二步，制备源极的源极欧姆接触2和漏极的漏极欧姆接触3，在半导体材料层1的两端制备源极欧姆接触2和漏极欧姆接触3。第三步，覆盖氧化层4，氧化层4的覆盖范围不包括栅极5区域和隔离介质层11区域。第四步，制备栅极5，在栅极区域淀积栅极金属，并利用栅极掩膜制成T型结构。第五步，覆盖钝化层6，所述钝化层6的覆盖区域不包含隔离介质层11所在区域。第六步，制备隔离介质层11，在所述隔离介质层11所在区域通过分子束外延技术生成隔离介质层11，分子束外延技术可以精确控制隔离介质层11的组分和厚度。第七步，制备漂移区场板10，在漂移区场板10处淀积金属场板。第八步，制备金属连接(7、8)，通过刻蚀源极、栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率器件，其包括半导体材料层、位于所述半导体材料层上的源极、栅极和漏极、氧化层、钝化层和漂移区场板，其特征在于：其还包括隔离介质层，所述隔离介质层位于所述半导体层上，处于所述栅极和所述漏极之间，所述氧化层覆盖所述源极、漏极及除所述栅极和所述隔离介质层外的所述半导体材料层，所述钝化层覆盖氧化层及栅极，所述漂移区场板自所述栅极上方的钝化层延伸至所述隔离介质层，并完全覆盖所述隔离介质层。

【技术特征摘要】
1.一种功率器件，其包括半导体材料层、位于所述半导体材料层上的源极、栅极和漏极、氧化层、钝化层和漂移区场板，其特征在于：其还包括隔离介质层，所述隔离介质层位于所述半导体层上，处于所述栅极和所述漏极之间，所述氧化层覆盖所述源极、漏极及除所述栅极和所述隔离介质层外的所述半导体材料层，所述钝化层覆盖氧化层及栅极，所述漂移区场板自所述栅极上方的钝化层延伸至所述隔离介质层，并完全覆盖所述隔离介质层。2.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述隔离介质层采用分子束外延技术生长。3.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述隔离介质层的材料为SiN、Al2O3、SiO2、MgO介质中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述离介质层的厚度在以内。5.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱明皓，李瑞钢，
申请(专利权)人：智瑞佳苏州半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32