一种氮化镓器件、开关功率管、驱动电路及其制作方法技术

本申请实施例提供了一种氮化镓器件、开关功率管、驱动电路及其制作方法。该氮化镓器件的漏极包括P‑GaN层和漏极金属；P‑GaN层形成在AlGaN层之上，并且在器件栅宽方向上为条状结构；漏极金属包括多个第一结构区间和多个第二结构区间；多个第一结构区间和多个第二结构区间在栅宽方向上交替分布；漏极金属在第一结构区间与P‑GaN层接触；漏极金属第二结构区间既与P‑GaN层接触，又与AlGaN层形成欧姆接触。这样，漏极金属在第一结构区间实现局部注入空穴的能力，在第二结构区间通过欧姆接触(Ohmic contact)实现器件从漏极到源极的电流导通能力，由此能够在保证P‑GaN空穴注入效率的同时，避免器件本征导通电阻增大，从而提高器件开关速度，降低器件驱动损耗，提高器件可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种氮化镓器件、开关功率管、驱动电路及其制作方法
本申请涉及半导体
，尤其涉及一种氮化镓器件、开关功率管、驱动电路及其制作方法。
技术介绍
随着目前行业内对半导体器件低能耗、高效率和高功率密度的需求越来越显著，以氮化镓为基础制备的氮化镓器件(例如：场效应管等开关器件)越来越受到关注。目前，氮化镓器件主要包含基于铝氮化镓/氮化镓(AlGaN/GaN)的横向异质结构的器件。AlGaN/GaN异质结构在其界面具有较高的二维电子气2DEG，因此可以天然地在其界面形成高电子迁移率的二维电子气(two-dimensionalelectrongas，2DEG)沟道，使得氮化镓器件与半导体硅器件相比具有更低的能耗、更高的效率和更高的功率密度。然而，基于目前的生产工艺制备的氮化镓器件往往存在一些缺陷，这些缺陷可能导致氮化镓器件发生“电流崩塌”效应，这里的“电流崩塌”效应指的是氮化镓器件的导通电阻增大，而导通电阻增大会导致氮化镓器件的开关速度变慢、驱动损耗增大，降低器件可靠性。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种氮化镓器件、开关功率管、驱动电路及其制作方法，能够在保证P-GaN空穴注入效率的同时，避免器件本征导通电阻增大，从而提高器件开关速度，降低器件驱动损耗，提高器件可靠性。第一方面，本申请上实施例提供了一种氮化镓器件，包括：衬底；形成在衬底之上的缓冲层；形成在缓冲层之上的氮化镓GaN层；形成在氮化镓GaN层之上的AlGaN层；以及，形成在AlGaN层之上的源极、漏极和栅极；其中，漏极包括P-GaN层和漏极金属；P-GaN层形成在AlGaN层之上，并且在器件栅宽方向上为条状结构；漏极金属包括多个第一结构区间和多个第二结构区间；多个第一结构区间和多个第二结构区间在栅宽方向上交替分布；漏极金属在第一结构区间与P-GaN层接触；漏极金属在第二结构区间既与P-GaN层接触，又与AlGaN层形成欧姆接触。根据以上技术方案，漏极金属在第一结构区间与P-GaN层接触，实现局部注入空穴的能力，在第二结构区间与AlGaN层形成欧姆接触，实现器件从漏极到源极的电流导通能力，由此能够在保证P-GaN空穴注入效率的同时，避免器件本征导通电阻过大，从而提高器件开关速度，降低器件驱动损耗，提高器件可靠性。并且，氮化镓器件在制备时，不需要将P-GaN层刻蚀成间断的结构，由此可以避免刻蚀精度对器件性能的影响，工艺上更简单。结合第一方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，在第一结构区间：漏极金属形成在P-GaN层之上；漏极金属在垂直于栅宽方向上的宽度小于或者等于P-GaN层的宽度。这样，P-GaN层能够将漏极金属与AlGaN层隔离，使得漏极金属不会与AlGaN层接触，因此漏极金属的电子不会注入到其下方的AlGaN层，使得器件在漏极金属下方形成局部空穴，实现了器件局部注入空穴的能力，这一局部空穴能够能够补偿负电子陷阱，使得被电子陷阱捕获的电子得到释放，避免出现“电流崩塌”效应。结合第一方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，在第一结构区间：漏极金属形成在P-GaN层之上；漏极金属的在垂直于栅宽方向上的宽度大于P-GaN层的宽度；漏极金属包括位于P-GaN层两侧的延伸部；延伸部与AlGaN层之间通过钝化层隔离。这样，虽然漏极金属的宽度大于P-GaN层的宽度，但是由于钝化层的存在，漏极金属不会与AlGaN层接触，因此漏极金属的电子不会注入到其下方的AlGaN层，使得器件在漏极金属下方形成局部空穴，实现了器件局部注入空穴的能力，这一局部空穴能够能够补偿负电子陷阱，使得被电子陷阱捕获的电子得到释放，避免出现“电流崩塌”效应。结合第一方面和第一方面的第一、第二种可能的实现方式，在第一方面的第三种可能的实现方式中，在第二结构区间：漏极金属形成在P-GaN层和AlGaN层之上；漏极金属的宽度大于P-GaN层的宽度；漏极金属包括位于P-GaN层两侧的延伸部；延伸部与AlGaN层形成欧姆接触。这样，由于漏极金属的宽度大于P-GaN层的宽度，位于P-GaN层宽度范围之外的漏极金属可以与AlGaN层形成欧姆接触，实现器件从漏极到源极的电流导通能力。结合第一方面和第一方面的第一至第三种可能的实现方式，在第一方面的第四种可能的实现方式中，P-GaN层在栅宽方向的各个位置宽度相等，这样，在刻蚀P-GaN层时，不需要针对不同的宽度而控制P-GaN层各个位置的刻蚀精度，从而降低工艺难度。结合第一方面的第三种可能的实现方式，在第一方面的第五种可能的实现方式中，漏极金属在栅宽方向的各个位置宽度相等，这样，在刻蚀漏极金属时，不需要针对不同的宽度而控制P-GaN层各个位置的刻蚀精度，从而以降低工艺难度。结合第一方面和第一方面的第一至第五种可能的实现方式，在第一方面的第六种可能的实现方式中，多个第一结构区间和多个第二结构区间为一体结构，这样，在刻蚀漏极金属时，不需要控制第一结构区间与第二结构区间的刻蚀间距，以降低工艺难度。结合第一方面和第一方面的第一至第五种可能的实现方式，在第一方面的第七种可能的实现方式中，多个第一结构区间和多个第二结构区间在栅宽方向上交替间隔分布，相邻的第一结构区间和第二结构区间之间具有一定间距。第二方面，本申请实施例提供了一种氮化镓器件的制作方法，该方法用于制作本申请第一实施例及其各实现方式的氮化镓器件，该方法包括：在衬底上自下而上依次外延生长出缓冲层、GaN层和AlGaN层；在AlGaN层上刻蚀出P-GaN层，P-GaN层栅宽方向上为连续的条状结构；在P-GaN层以及位于P-GaN层两侧的AlGaN层上制作漏极金属，以使漏极金属具有在栅宽方向上交替分布的多个第一结构区间和第二结构区间。根据以上技术方案，漏极金属在第一结构区间与P-GaN层接触，实现局部注入空穴的能力，在第二结构区间与AlGaN层形成欧姆接触，实现器件从漏极到源极的电流导通能力，由此能够在保证P-GaN空穴注入效率的同时，避免器件本征导通电阻过大，从而提高器件开关速度，降低器件驱动损耗，提高器件可靠性。并且，氮化镓器件在制备时，不需要将P-GaN层刻蚀成间断的结构，由此可以避免刻蚀精度对器件性能的影响，工艺上更简单。结合第二方面，在第一方面的第一种可能的实现方式中，第一结构区间通过以下方法得到：在P-GaN层之上刻蚀漏极金属，漏极金属的宽度小于或者等于P-GaN层的宽度，以形成第一结构区间。这样，P-GaN层能够将漏极金属与AlGaN层隔离，使得漏极金属不会与AlGaN层接触，因此漏极金属的电子不会注入到其下方的AlGaN层，使得器件在漏极金属下方形成局部空穴，实现了器件局部注入空穴的能力，这一局部空穴能够能够补偿负电子陷阱，使得被电子陷阱捕获的电子得到释放，避免出现“电流崩塌”效应。结合第二方面，在第一方面的第二种可能的实现方式中，第二结构区间通过以下方法得到：在P-GaN层以及位于P-GaN层两侧的AlGaN层上刻蚀漏极金属，漏极金属包括位于P-GaN层两侧的延伸部，延伸部与AlGaN层形成欧姆接触，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氮化镓器件，其特征在于，包括：/n衬底；/n形成在所述衬底之上的缓冲层；/n形成在所述缓冲层之上的氮化镓GaN层；/n形成在所述氮化镓GaN层之上的AlGaN层；/n以及，形成在所述AlGaN层之上的源极、漏极和栅极；/n其中，所述漏极包括P-GaN层和漏极金属；/n所述P-GaN层形成在所述AlGaN层之上，并且在器件栅宽方向上为条状结构；/n所述漏极金属包括多个第一结构区间和多个第二结构区间；多个所述第一结构区间和多个所述第二结构区间在栅宽方向上交替分布；所述漏极金属在所述第一结构区间与所述P-GaN层接触；所述漏极金属在所述第二结构区间既与所述P-GaN层接触，又与所述AlGaN层形成欧姆接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓器件，其特征在于，包括：
衬底；
形成在所述衬底之上的缓冲层；
形成在所述缓冲层之上的氮化镓GaN层；
形成在所述氮化镓GaN层之上的AlGaN层；
以及，形成在所述AlGaN层之上的源极、漏极和栅极；
其中，所述漏极包括P-GaN层和漏极金属；
所述P-GaN层形成在所述AlGaN层之上，并且在器件栅宽方向上为条状结构；
所述漏极金属包括多个第一结构区间和多个第二结构区间；多个所述第一结构区间和多个所述第二结构区间在栅宽方向上交替分布；所述漏极金属在所述第一结构区间与所述P-GaN层接触；所述漏极金属在所述第二结构区间既与所述P-GaN层接触，又与所述AlGaN层形成欧姆接触。


2.根据权利要求1所述的氮化镓器件，其特征在于，在所述第一结构区间：
所述漏极金属形成在所述P-GaN层之上；
所述漏极金属的宽度小于或者等于所述P-GaN层的宽度。


3.根据权利要求1所述的氮化镓器件，其特征在于，在所述第一结构区间：
所述漏极金属形成在所述P-GaN层之上；
所述漏极金属的宽度大于所述P-GaN层的宽度；
所述漏极金属包括位于所述P-GaN层两侧的延伸部；
所述延伸部与所述AlGaN层之间通过钝化层隔离。


4.根据权利要求1-3任一项所述的氮化镓器件，其特征在于，在所述第二结构区间：
所述漏极金属形成在所述P-GaN层和所述AlGaN层之上；
所述漏极金属的宽度大于所述P-GaN层的宽度；
所述漏极金属包括位于所述P-GaN层两侧的延伸部；
所述延伸部与所述AlGaN层形成欧姆接触。


5.根据权利要求1-4任一项所述的氮化镓器件，其特征在于，所述P-GaN层在栅宽方向的各个位置宽度相等。


6.根据权利要求4所述的氮化镓器件，其特征在于，所述漏极金属在栅宽方向的各个位置宽度相等。


7.根据权利要求1-6任一项所述的氮化镓器件，其特征在于，多个所述第一结构区间和多个所述第二结构区间为一体结构。


8.根据权利要求1-6任一项所述的氮化镓器件，其特征在于，
多个所述第一结构区间和多个所述第二结构区间在栅宽方向上交替间隔分布，相邻的所述第一结构区间和所述第二结构区间之间具有一定间距。

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【专利技术属性】
技术研发人员：包琦龙，蒋其梦，唐高飞，王汉星，黄伯宁，侯召政，
申请(专利权)人：华为技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44