基于浮空源场板和浮空漏场板的垂直型异质结场效应器件制造技术

本发明专利技术公开了一种基于浮空源场板和浮空漏场板的垂直型异质结场效应器件，其自下而上包括：肖特基漏极(11)、衬底(1)、漂移层(2)、孔径层(3)、两个对称的电流阻挡层(4)、沟道层(6)、势垒层(7)和栅极(10)；两个电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)，势垒层上的两侧淀积有两个源极(9)，源极下方有注入区(8)，除肖特基漏极底部以外的所有区域完全覆盖有钝化层(14)；本发明专利技术器件的特征在于：两侧的钝化层内下部制作有浮空漏场板(12)，上部制作有浮空源场板(13)，电流阻挡层采用二级阶梯结构。具有击穿电压高、工艺简单、导通电阻小、成品率高的优点，可用于电力电子系统。

Floating field plates and floating source drain field plate vertical type hetero junction field-effect device based on

The invention discloses a floating source field plate and float type vertical drain field plate heterojunction junction field-effect device based on the bottom-up including: Schottky drain substrate (11), (1), (2), drift layer (3) and the current aperture layer two symmetrical barrier layer (4), the channel layer (6), the barrier layer (7) and gate (10); two current blocking layer (4) formed between the aperture (5), there are two source depositing a barrier layer on both sides (9), the source below the injection region (8), all areas except Schottky drain the bottom outside completely covered with the passivation layer (14); the invention is characterized in that: the device passivation layer on both sides of the lower part in the production of a floating drain field plate (12), upper part of floating source field plate (13), a current blocking layer using two step structure. The utility model has the advantages of high breakdown voltage, simple process, small on resistance and high yield, and can be used in power electronic systems.

【技术实现步骤摘要】
基于浮空源场板和浮空漏场板的垂直型异质结场效应器件
本专利技术属于微电子
，涉及半导体器件，特别是基于浮空源场板和浮空漏场板的垂直型异质结场效应器件，可用于电力电子系统。技术背景功率半导体器件是电力电子技术的核心元件，随着能源和环境问题的日益突出，研发新型高性能、低损耗功率器件就成为提高电能利用率、节约能源、缓解能源危机的有效途径之一。而在功率器件研究中，高速、高压与低导通电阻之间存在着严重的制约关系，合理、有效地改进这种制约关系是提高器件整体性能的关键。随着微电子技术的发展，传统第一代Si半导体和第二代GaAs半导体功率器件性能已接近其材料本身决定的理论极限。为了能进一步减少芯片面积、提高工作频率、提高工作温度、降低导通电阻、提高击穿电压、降低整机体积、提高整机效率，以GaN为代表的宽禁带半导体材料，凭借其更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场和更高的电子饱和漂移速度，且化学性能稳定、耐高温、抗辐射等突出优点，在制备高性能功率器件方面脱颖而出，应用潜力巨大。特别是采用GaN基异质结结构的横向高电子迁移率晶体管，即横向GaN基高电子迁移率晶体管HEMT器件，更是因其低导通电阻、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于浮空源场板和浮空漏场板的垂直型异质结场效应器件，包括:衬底(1)、漂移层(2)、孔径层(3)、两个对称的电流阻挡层(4)、沟道层(6)、势垒层(7)和钝化层(14)，势垒层(7)上的两侧淀积有两个源极(9)，两个源极(9)下方通过离子注入形成两个注入区(8)，源极(9)之间的势垒层上面淀积有栅极(10)，衬底(1)下面淀积有肖特基漏极(11)，钝化层(14)完全包裹在除肖特基漏极(11)底部以外的所有区域，两个电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)，其特征在于：所述两个电流阻挡层(4)，采用由第一阻挡层(41)和第二阻挡层(42)构成的二级阶梯结构，且第一阻挡层(41)位于第二阻挡层(42...

【技术特征摘要】
1.一种基于浮空源场板和浮空漏场板的垂直型异质结场效应器件，包括:衬底(1)、漂移层(2)、孔径层(3)、两个对称的电流阻挡层(4)、沟道层(6)、势垒层(7)和钝化层(14)，势垒层(7)上的两侧淀积有两个源极(9)，两个源极(9)下方通过离子注入形成两个注入区(8)，源极(9)之间的势垒层上面淀积有栅极(10)，衬底(1)下面淀积有肖特基漏极(11)，钝化层(14)完全包裹在除肖特基漏极(11)底部以外的所有区域，两个电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)，其特征在于：所述两个电流阻挡层(4)，采用由第一阻挡层(41)和第二阻挡层(42)构成的二级阶梯结构，且第一阻挡层(41)位于第二阻挡层(42)的外侧；所述钝化层(14)，是由若干层绝缘介质材料自下而上堆叠而成；绝缘介质材料可采用SiO2、SiN、Al2O3、Sc2O3、HfO2、TiO2中的任意一种或其它绝缘介质材料；该钝化层两侧的下部区域内有浮空漏场板(12)，上部区域内有浮空源场板(13)；所述浮空漏场板(12)，由自下而上的漏场板、第一漏浮空场板、第二漏浮空场板至第Q漏浮空场板构成，漏场板与肖特基漏极(11)电气连接，第一漏浮空场板至第Q漏浮空场板为浮空型场板，且相互之间相互独立，Q根据器件实际使用要求确定，其值为大于等于1的整数；所述浮空源场板(13)，由自下而上的第一源浮空场板、第二源浮空场板至第M源浮空场板和源场板构成，第一源浮空场板、第二源浮空场板至第M源浮空场板，即M个源浮空场板为浮空型场板，且相互之间相互独立，源场板与源极(9)电气连接，M根据器件实际使用要求确定，其值为大于等于1的整数。2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于第一阻挡层(41)的厚度a为0.5～3μm，宽度c为0.2～1μm，第二阻挡层(42)的厚度b为0.3～1μm，宽度d为1.4～3.4μm，且满足a>b。3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于浮空漏场板(12)中，漏场板、第一漏浮空场板、第二漏浮空场板至第Q漏浮空场板的高度相等，均表述为L1；宽度相同，均表述为D1，L1为0.5～3μm，D1为0.5～6μm。4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于浮空漏场板(12)中，同一侧的漏场板及各漏浮空场板均相互平行，且相邻两个场板之间的绝缘介质材料的厚度，即相邻场板之间的间距不同，表述为Si，且自下而上依次增大，漏场板与第一漏浮空场板之间的间距S1为0.1～1.5μm，i为整数且Q≥i≥1。5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于浮空漏场板(12)中，同一侧的所有场板均相互平行，且距离漂移层(2)的水平距离T1均相等，T1为0.2～0.6μm，漏场板下边缘与衬底(1)下边缘水平对齐。6.根据权利要求1所述的器件，其特征在于浮空源场板(13)中，同一侧的源场板及各源浮空场板均相互平行，且距离漂移层(2)的水平距离均相等且为T2，T2近似满足关系：d<3.5a，其中，a为第一阻挡层(41)的厚度，d为第二阻挡层(42)的宽度。7.根据权利要求1所述的器件，其特征在于浮空源场板(13)中，第一源浮空场板、第二源浮空场板至第M源浮空场板的厚度相等，均表述为L2，宽度相同，均表述为D2；L2为0.5～3μm，D2为0.5～6μm；源场板上边缘所在高度高于第一阻挡层(41)下边缘所在高度，源场板下边缘低于第一阻挡层(41)下边缘，源场板与漂移层在垂直方向上的交叠长度等于L2。8.根据权利要求1所述的器件，其特征在于浮空源场板(13)中，同一侧的源场板及各源浮空场板均相互平行，且相邻两个场板之间的间距Wj不同，且自下而上依次减小，第M源浮空场板与源场板的间距WM的范围为0.1～1.5μm，第一源浮空场板与第二源浮空场板之间的间距为W1，j为整数且M≥j≥1。9.一种制作基于浮空源场板和浮空漏场板的垂直型异质结场效应器件的方法，包括：A.制作漂移层(2)和孔径层(3)。A1)在采用n-型GaN材料的衬底(1)上外延掺杂浓度为1×1015～1×1018cm-3的n-型GaN半导体材料，形成漂移层(2)；A2)在漂移层(2)上外延n型GaN半导体材料，形成厚度h为0.5～3μm、掺杂浓度为1×1015～1×1018cm-3的孔径层(3)；B.制作电流阻挡层(4)。B1)在孔径层(3)上制作掩模，利用该掩模在孔径层内的两侧位置注入剂量为1×1015～1×1016cm-2的p型杂质，制作厚度a与孔径层厚度h相同，宽度c为0.2～1μm的两个第一阻挡层(41)；B2)在孔径层(3)和左右第一阻挡层(41)上制作掩模，利用该掩模在左右第一阻挡层(41)之间的孔径层内的两侧注入剂量为1×1015～1×1016cm-2的p型杂质，制作厚度b为0.3～1μm，宽度d为1.4～3.4μm的两个第二阻挡层(42)，两个第一阻挡层(41)与两个第二阻挡层(42)构成两个对称的二级阶梯结构的电流阻挡层(4)，左右电流阻挡层(4)之间形成孔径(5)；C.制作沟道层(6)和势垒层(7)。C1)...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛维，石朋毫，杜鸣，郝跃，张进成，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61