氮化镓功率器件结构制造技术

本实用新型专利技术涉及一种氮化镓功率器件结构，它包括衬底、成核层、第一GaN外沿层、插入层、第二GaN外沿层、AlGaN势垒层、栅极插入层、p型GaN栅极、保护层、散热层、源极金属、栅极金属与漏极金属，在AlGaN势垒层的上表面中部开设有势垒层凹陷，在栅极插入层的下表面设有栅极插入层凸起，栅极插入层凸起嵌入势垒层凹槽内并填满势垒层凹陷，在保护层的上表面开设有保护层凹陷，在散热层的下表面设有散热层凸起，散热层凸起嵌入保护层凹陷内并填满保护层凹陷。本实用新型专利技术有效地避免了电流崩塌效应，极大地增加了散热面积和通道，提升了器件的散热性能，因此器件的可靠性得到进一步提升。

【技术实现步骤摘要】
氮化镓功率器件结构
本技术涉及功率半导体器件
，本技术具体的说是一种氮化镓功率器件结构。
技术介绍
基于氮化镓材料的高电子迁移率晶体管（HEMT）具有击穿电压高、电子迁移率高、开关速度快、工艺步骤简单等优点，在功率半导体器件领域具有广泛的应用前景。然而，HEMT器件在工作状态下会承受高强度的电场应力，使得器件长期工作过程中会产生界面损伤，使器件的性能下降，甚至损坏。因此，通过设计提高器件的可靠性是器件设计人员关注的一个重要问题。在外延材料生长方面，由于异质衬底和GaN之间存在巨大的晶格失配和热膨胀系数失配，如：Si基GaN通常面临着在外延过程中和生长结束降温时由于张应力弛豫而导致的裂纹问题，因此外延生长高质量的Si基GaN材料具有较大的挑战性。Si衬底上外延GaN薄膜，其晶格失配高达17%，在生长过程中的晶格失配将引入大量位错。其次，Si衬底和GaN之间较大的热膨胀系数差异导致较大的热失配。Si的热膨胀系数为3.59×10-6K-1，而GaN的热膨胀系数为5.59×10-6K-1，二者相差很大，造成高温生长后的降温过程中外延层将承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓功率器件结构，包括自下而上依次设置有衬底（101）、成核层（102）、第一GaN外延层（103）、插入层（104）、第二GaN外延层（105）与AlGaN势垒层（106），其特征是：在AlGaN势垒层（106）的上表面中部开设有势垒层凹陷，在势垒层凹陷的正上方设有栅极插入层（107），在栅极插入层（107）的下表面设有栅极插入层凸起，栅极插入层凸起嵌入势垒层凹槽内并填满势垒层凹陷，在栅极插入层（107）的上表面设有P型GaN栅极（108），在AlGaN势垒层（106）与P型GaN栅极（108）的上表面设有保护层（109），在保护层（109）的上表面设有散热层（110），在保护层（...

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓功率器件结构，包括自下而上依次设置有衬底（101）、成核层（102）、第一GaN外延层（103）、插入层（104）、第二GaN外延层（105）与AlGaN势垒层（106），其特征是：在AlGaN势垒层（106）的上表面中部开设有势垒层凹陷，在势垒层凹陷的正上方设有栅极插入层（107），在栅极插入层（107）的下表面设有栅极插入层凸起，栅极插入层凸起嵌入势垒层凹槽内并填满势垒层凹陷，在栅极插入层（107）的上表面设有P型GaN栅极（108），在AlGaN势垒层（106）与P型GaN栅极（108）的上表面设有保护层（109），在保护层（109）的上表面设有散热层（110），在保护层（109）的上表面开设有保护层凹陷，在散热层（110）的下表面设有散热层凸起，散热层凸起嵌入保护层凹陷内并填满保护层凹陷；
在保护层（109）与散热层（110）上开设有深至AlGaN势垒层（106）上表面的源极金属窗口与漏极金属窗口，在源极金属窗口内设有与AlGaN势垒层（106）相连的源极金属（111），在漏极金属窗口内设有与AlGaN势垒层（106）相连的漏极金属（113），在保护层（109）与散热层（110）上还开设有深至P型GaN栅极（108）上表面的栅极金属窗口，在栅极金属窗口内设有与P型GaN栅极（108）相连的栅极金属（112）。


2.根据权利要求1所述的氮化镓功率器件结构，其特征是：所述势垒层凹陷的最大深度位于第二GaN外延层（105）上表面之上；所述保护层凹陷结构...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺洁，王书昶，黄飞明，励晔，
申请(专利权)人：无锡硅动力微电子股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32