弧形栅‑漏复合场板电流孔径异质结器件制造技术

本发明专利技术公开了一种弧形栅‑漏复合场板电流孔径异质结器件，其自下而上包括：肖特基漏极(13)、衬底(1)、漂移层(2)、孔径层(3)、两个二级阶梯结构的电流阻挡层(4)、孔径(5)、沟道层(6)、势垒层(7)、帽层(8)与栅极(10)，该帽层的两侧刻有台阶(9)，沟道层和势垒层的两侧刻有源槽(11)，源槽中淀积有源极(12)，在肖特基漏极底部以外的区域覆盖有钝化层(14)，钝化层左右两边的上部和背面分别刻有弧形台阶，弧形台阶上淀积有金属，形成弧形栅场板(15)和弧形漏场板(16)，弧形栅场板和弧形漏场板分别与栅极和肖特基漏极电气连接。本发明专利技术双向阻断好、导通电阻小、成品率高，可用于电力电子系统。

The arc gate leakage current aperture composite field plate heterojunction device

The invention discloses an arc gate leakage current aperture composite field plate heterojunction devices, including: the bottom-up Schottky drain substrate (13), (1), (2), drift layer (3) and the current aperture layer two two ladder structure of the barrier layer (4), aperture (5), a channel layer (6), the barrier layer (7), (8) and the gate cap layer (10), on both sides of the cap layer with step (9), on both sides of the channel layer and barrier layer with groove (11), source source channel deposition source (12), in the Schottky barrier the drain at the bottom of the area outside is covered with the passivation layer (14), and the upper back passivation layer on both sides of the arc were engraved with the steps, the steps of metal arc deposition, forming an arc gate field plate (15) and curved drain field plate (16), arc gate field plate and curved drain field plate are respectively connected with the gate electrical and Schottky drain. The invention has the advantages of bidirectional blocking, good on resistance and high yield, and can be used in power electronic systems.

【技术实现步骤摘要】
弧形栅-漏复合场板电流孔径异质结器件
本专利技术属于微电子
，涉及半导体器件，特别是弧形栅-漏复合场板电流孔径异质结器件，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、高击穿电压、高工作频率等特性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种弧形栅‑漏复合场板电流孔径异质结器件，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)、帽层(8)和钝化层(14)，沟道层(6)和势垒层(7)的两侧刻蚀有源槽(11)，两侧源槽(11)中淀积有两个源极(12)，源极(12)之间的势垒层(7)上外延有帽层(8)，帽层(8)两侧刻有两个台阶(9)，帽层(8)上面淀积有栅极(10)，衬底(1)下面淀积有肖特基漏极(13)，钝化层(14)完全包裹在除肖特基漏极(13)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...

【技术特征摘要】
1.一种弧形栅-漏复合场板电流孔径异质结器件，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)、帽层(8)和钝化层(14)，沟道层(6)和势垒层(7)的两侧刻蚀有源槽(11)，两侧源槽(11)中淀积有两个源极(12)，源极(12)之间的势垒层(7)上外延有帽层(8)，帽层(8)两侧刻有两个台阶(9)，帽层(8)上面淀积有栅极(10)，衬底(1)下面淀积有肖特基漏极(13)，钝化层(14)完全包裹在除肖特基漏极(13)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，且第二阻挡层(42)位于第一阻挡层(41)的内侧；所述钝化层(14)，其两侧均采用双弧形台阶，即在钝化层两边的上部区域刻有弧形栅台阶，下部区域刻有弧形漏台阶，其中：每个弧形栅台阶处淀积有金属，形成对称的两个弧形栅场板(15)，该弧形栅场板(15)与栅极(10)电气连接；每个弧形漏台阶处淀积有金属，形成对称的两个弧形漏场板(16)，该弧形漏场板(16)与肖特基漏极(13)电气连接。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1.2～3μm，宽度c为0.2～1μm，第二阻挡层(42)的厚度b为0.3～1μm，宽度为d，且d＝1.1a。3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于所述弧形栅台阶，该弧形栅台阶表面与第一阻挡层(41)下边缘处于同一水平高度的部位，其与漂移层的水平距离g为0.18μm；该弧形栅台阶位于第一阻挡层(41)下边缘水平高度以下的部分，其表面的任意一点，与第一阻挡层(41)下边界的垂直距离为f，与漂移层(2)的水平距离为e，且近似满足关系f＝9.5-10.5exp(-0.6e)，0μm<f≤9μm。4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于弧形漏台阶下边界与肖特基漏极(13)下边界对齐，该弧形漏台阶表面，其位于肖特基漏极上边界同一水平高度以上的任意一点，与衬底(1)下边界的垂直距离为q，与漂移层(2)的水平距离为p，近似满足关系q＝5.5+2.5ln(p+0.06)，且0μm<q≤11μm，弧形漏台阶表面与肖特基漏极上边界处于同一水平高度的部分距离漂移层(2)的水平间距h为0.05μm。5.一种制作弧形栅-漏复合场板电流孔径异质结器件的方法，包括如下步骤：A.在衬底(1)上外延n-型GaN半导体材料，形成漂移层(2)；B.在漂移层(2)上外延n型GaN半导体材料，形成厚度u为1.2～3μm、掺杂浓度为1×1015～1×1018cm-3的孔径层(3)；C.在孔径层(3)上第一次制作掩模，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u相同，宽度c为0.2～1μm的两个第一阻挡层(41)；D.在孔径层(3)上第二次制作掩模，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等于1.1a的两个第二阻挡层(42)，两个第一阻挡层(41)和两个第二阻挡层(42)构成二级阶梯结构的电流阻挡层(4)，两个对称电流阻挡层(4)之间...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛维，王海永，彭紫玲，郝跃，
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