一种氮化镓外延层及半导体器件制造技术

本实用新型专利技术公开一种氮化镓外延层及半导体器件，涉及半导体技术领域。本实用新型专利技术的半导体器件包括：半导体衬底、第一缓冲层、第二缓冲层、第三缓冲层、势垒层、钝化层、第一阳极、介质层、第二阳极、阴极、保护层、阳极导通金属、阴极导通金属和场板层。本实用新型专利技术解决了半导体器件反向漏电大的技术问题。

A gallium nitride epitaxial layer and semiconductor device

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓外延层及半导体器件
本技术涉及半导体
，尤其涉及一种氮化镓外延层及半导体器件。
技术介绍
半导体器件是利用金属接触半导体层制成的一种半导体器件。其和传统意义上的半导体二极管相比，具有反向恢复时间极短的特点，因此，半导体器件广泛应用于开关电源、变频器、驱动器等电路。氮化镓材料是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场、较高热导率、耐腐蚀和抗辐射等特点，其成为制作短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。综上，使用氮化镓材料制备的半导体器件结合了上述半导体器件和氮化镓材料的优势，具有开关速度快、场强高和热学性能好等优点，在功率整流器市场有很好的发展前景。然而传统的半导体器件结构反向漏电很大，电场最强的地方集中在阳极边缘，导致电场强度分布不均匀，减小了主肖特基结的电场强度，降低了氮化镓基(GaNbased)半导体器件的耐压，影响了氮化镓基半导体器件的性能。针对肖特基结构反向漏电很大这一问题，虽然目前已经有很多研究提出解决方案，例如采用肖特基结终端等，可以减小反向电流。但是，采用COMS兼容工艺很难制作出低漏电的半导体器件。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种氮化镓外延层及半导体器件，解决了半导体器件反向漏电大，采用COMS兼容工艺很难制作出低漏电的半导体器件的技术问题。为解决上述技术问题，本技术是通过以下技术方案实现的：本技术提供了一种半导体器件，其包括：半导体衬底；第一缓冲层，其设置在所述半导体衬底上；>第二缓冲层，其设置在所述第一缓冲层远离所述半导体衬底的一侧；第三缓冲层，其设置在所述第二缓冲层远离所述第一缓冲层的一侧；势垒层，其设置在所述第三缓冲层远离所述第二缓冲层的一侧；钝化层，其设置在所述势垒层远离所述第三缓冲层的一侧；第一阳极，其贯穿所述钝化层且伸入所述势垒层；介质层，其设置在所述钝化层远离所述势垒层的一侧以及所述第一阳极与所述势垒层之间；第二阳极，其贯穿所述介质层、所述钝化层且伸入所述势垒层；阴极，其设置在所述介质层上且贯穿所述介质层和所述钝化层；保护层，其设置在所述第一阳极、所述第二阳极、所述阴极与所述介质层上；阳极导通金属，设置在所述保护层远离所述介质层的一侧，且所述阳极导通金属与所述第一阳极、所述第二阳极连接；阴极导通金属，设置在所述保护层远离所述介质层的一侧，且所述阴极导通金属与所述阴极连接；场板层，其设置在所述保护层上，所述场板层与所述阳极导通金属连接，其中所述阳极导通金属、所述阴极导通金属和所述场板层同步形成。本技术还提供了一种氮化镓外延层，其包括：半导体衬底；第一缓冲层，其设置在所述半导体衬底上；第二缓冲层，其设置在所述第一缓冲层远离所述半导体衬底的一侧；第三缓冲层，其设置在所述第二缓冲层远离所述第一缓冲层的一侧；势垒层，其设置在所述第三缓冲层远离所述第二缓冲层的一侧。在本技术的一个实施例中，所述半导体器件还包括第一阳极接触孔，所述第一阳极接触孔贯穿所述钝化层且伸入所述势垒层，所述第一阳极设置在所述第一阳极接触孔内。在本技术的一个实施例中，所述半导体器件还包括第二阳极接触孔，所述第二阳极接触孔贯穿所述介质层、所述钝化层且伸入所述势垒层，所述第二阳极设置在所述第二阳极接触孔内。在本技术的一个实施例中，所述第一缓冲层为氮化铝。在本技术的一个实施例中，所述第一阳极与所述第二阳极，包括第一金属层和第二金属层，其中所述第一金属层设置在所述介质层远离钝化层的一侧、以及延伸至所述第一阳极接触孔和所述第二阳极接触孔内以覆盖位于所述第一阳极接触孔底部的所述介质层和所述第二阳极接触孔底部，所述第二金属层设置在所述第一金属层上且填充所述第一阳极接触孔和所述第二阳极接触孔。在本技术的一个实施例中，所述半导体器件还包括阴极接触孔，所述阴极接触孔贯穿所述介质层和所述钝化层，所述阴极设置在所述阴极接触孔内。在本技术的一个实施例中，所述第一缓冲层为氮化铝。在本技术的一个实施例中，所述第一缓冲层的厚度为10nm-300nm。本技术通过在衬底与势垒层之间设置多层缓冲层，从而减小衬底与势垒层之间的晶格失配，通过设置介质层，从而增大阳极面积，极大地减小了反向漏电，而且这层介质层可以与GaNHEMT(HighElectronMobilityTransistor，高电子迁移率晶体管)的栅介质层同时形成，与CMOS工艺线兼容；此外，通过加入阳极导通金属、阴极导通金属和场板层结构，从而扩展了氮化镓基半导体器件的耗尽区，优化了氮化镓基肖特基势垒二极管的电场分布，从而提高了氮化镓基半导体器件的耐压性能。当然，实施本技术的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述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他的附图。图1为本技术一种氮化镓外延层的结构示意图；图2为本技术另一种氮化镓外延层的结构示意图；图3为图2中氮化镓外延层的制备方法流程图；图4为本技术另一种氮化镓外延层的结构示意图；图5为图4中氮化镓外延层的制备方法流程图；图6为本技术另一种氮化镓外延层的结构示意图；图7为图6中氮化镓外延层的制备方法流程图；图8为采用图2中氮化镓外延层获得的一半导体器件的结构示意图；图9为图8中半导体器件的制备方法流程图；图10为采用图2中氮化镓外延层获得的另一半导体器件的结构示意图；图11为图10中半导体器件的制备方法流程图；图12为采用图4中氮化镓外延层获得的一半导体器件的结构示意图；图13为图6中半导体器件的制备方法流程图；具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。氮化镓材料具有低的热产生率和高的击穿电场，是研制高温大功率电子器件和高频微波器件的重要材料。用氮化镓材料可以制备金属场效应晶体管(MESFET)、异质结场效应晶体管(HFET)、调制掺杂场效应晶体管(MODFET)等新型器件。调制掺杂的AlGaN/GaN结构具有高的电子迁移率(2000cm2/v·s)、高的饱和速度(1×107cm/s)、较低的介电常数，是制作微波器件的优先材料，氮化镓较宽的禁带宽度(3.4eV)及蓝宝石、碳化硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，其包括：/n半导体衬底；/n第一缓冲层，其设置在所述半导体衬底上；/n第二缓冲层，其设置在所述第一缓冲层远离所述半导体衬底的一侧；/n第三缓冲层，其设置在所述第二缓冲层远离所述第一缓冲层的一侧；/n势垒层，其设置在所述第三缓冲层远离所述第二缓冲层的一侧；/n钝化层，其设置在所述势垒层远离所述第三缓冲层的一侧；/n第一阳极，其贯穿所述钝化层且伸入所述势垒层；/n介质层，其设置在所述钝化层远离所述势垒层的一侧以及所述第一阳极与所述势垒层之间；/n第二阳极，其贯穿所述介质层、所述钝化层且伸入所述势垒层；/n阴极，其设置在所述介质层上且贯穿所述介质层和所述钝化层；/n保护层，其设置在所述第一阳极、所述第二阳极、所述阴极与所述介质层上；/n阳极导通金属，设置在所述保护层远离所述介质层的一侧，且所述阳极导通金属与所述第一阳极、所述第二阳极连接；/n阴极导通金属，设置在所述保护层远离所述介质层的一侧，且所述阴极导通金属与所述阴极连接；/n场板层，其设置在所述保护层上，所述场板层与所述阳极导通金属连接，其中所述阳极导通金属、所述阴极导通金属和所述场板层同步形成。/n

【技术特征摘要】
20180926 CN 20181112594081.一种半导体器件，其特征在于，其包括：
半导体衬底；
第一缓冲层，其设置在所述半导体衬底上；
第二缓冲层，其设置在所述第一缓冲层远离所述半导体衬底的一侧；
第三缓冲层，其设置在所述第二缓冲层远离所述第一缓冲层的一侧；
势垒层，其设置在所述第三缓冲层远离所述第二缓冲层的一侧；
钝化层，其设置在所述势垒层远离所述第三缓冲层的一侧；
第一阳极，其贯穿所述钝化层且伸入所述势垒层；
介质层，其设置在所述钝化层远离所述势垒层的一侧以及所述第一阳极与所述势垒层之间；
第二阳极，其贯穿所述介质层、所述钝化层且伸入所述势垒层；
阴极，其设置在所述介质层上且贯穿所述介质层和所述钝化层；
保护层，其设置在所述第一阳极、所述第二阳极、所述阴极与所述介质层上；
阳极导通金属，设置在所述保护层远离所述介质层的一侧，且所述阳极导通金属与所述第一阳极、所述第二阳极连接；
阴极导通金属，设置在所述保护层远离所述介质层的一侧，且所述阴极导通金属与所述阴极连接；
场板层，其设置在所述保护层上，所述场板层与所述阳极导通金属连接，其中所述阳极导通金属、所述阴极导通金属和所述场板层同步形成。


2.根据权利要求1所述一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括第一阳极接触孔，所述第一阳极接触孔贯穿所述钝化层且伸入所述势垒层，所述第一阳极设置在所述第一阳极接触孔内。


3.根据权利要求2所述一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括第二阳极接触孔，所述第二阳极接触孔贯穿所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林信南，刘美华，刘岩军，
申请(专利权)人：深圳市晶相技术有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44