GaN器件与SiC器件的集成芯片及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种GaN器件与SiC器件的集成芯片，包括：第一SiC衬底；GaN驱动电路，所述GaN驱动电路包括第一沟道层；所述第一沟道层外延形成于所述第一SiC衬底上，且直接接触所述第一SiC衬底；第一功率器件，所述第一功率器件与所述GaN驱动电路均形成于所述第一SiC衬底上；其中，所述第一SiC衬底的晶格常数适配于所述第一沟道层的晶格常数。本发明专利技术提供的技术方案，实现了GaN器件与SiC器件的集成的同时，保证了第一SiC衬底表面生长的第一沟道层的质量，实现了器件性能的提升。实现了器件性能的提升。实现了器件性能的提升。

【技术实现步骤摘要】
GaN器件与SiC器件的集成芯片及其制作方法


[0001]本专利技术涉及半导体器件领域，尤其涉及一种GaN器件与SiC器件的集成芯片及其制作方法。

技术介绍

[0002]绝缘栅双极型晶体管IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)是功率半导体中最常见的器件结构之一，其本质是将金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)和双极型晶体管(BJT)的结构进行融合，使其兼具高输入阻抗，驱动功率小，开关速度快(MOSFET优势)和导通压降低，驱动电流大(BJT优势)两方面的优点。因此，IBGT非常适合电子电力系统中的中高压应用范围。
[0003]SiC作为第三代半导体中的明星材料，相比于硅有着更大的禁带宽度和更高的热导系数，其SiC基器件已经获得了大规模的商业应用，相比于硅基器件有着更低的导通损耗，更高耐压和更好的热性能。
[0004]氮化镓GaN与SiC同样作为第三代半导体有着大禁带宽度，在中低压领域，例如电源适配器和车载充电等上已经得到商业化。同时与SiC相比，其拥有更高的电子迁移率和和饱和电子速度，这也本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，包括：第一SiC衬底；GaN驱动电路，所述GaN驱动电路包括第一沟道层；所述第一沟道层外延形成于所述第一SiC衬底上，且直接接触所述第一SiC衬底；第一功率器件，所述第一功率器件与所述GaN驱动电路均形成于所述第一SiC衬底上；其中，所述第一SiC衬底的晶格常数适配于所述第一沟道层的晶格常数。2.根据权利要求1所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述第一沟道层的材料是GaN。3.根据权利要求2所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述第一衬底是4H
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SiC衬底，所述4H
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SiC衬底的晶格常数适配于所述第一沟道层的晶格常数。4.根据权利要求3所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述第一SiC衬底表面还设置籽晶层，所述籽晶层的材料是AlN。5.根据权利要求4所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述AlN的厚度是200nm。6.根据权利要求5任一项所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述第一SiC衬底包括：n
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型第一SiC衬底与本征第一SiC衬底；其中，所述n
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型第一SiC衬底与本征第一SiC衬底沿垂直方向依次堆叠；其中，所述n
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型第一SiC衬底包括：所述4H
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SiC衬底与所述籽晶层；所述形成籽晶层于所述4H
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SiC衬底的表面。7.根据权利要求6所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述第一功率器件包括：SiC功率器件，其中，所述第一SiC衬底上包括：第一区域与第二区域；且所述第一区域与所述第二区域沿水平方向依次排列；所述SiC功率器件形成于所述第二区域；所述GaN驱动电路形成于所述第一区域，所述SiC功率器件与所述GaN驱动电路之间还包括第一器件隔离层，用于隔离所述SiC功率器件与所述GaN驱动电路；以形成GaN驱动电路
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SiC功率器件集成芯片。8.根据权利要求6所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述第一功率器件包括：GaN功率器件，其中，所述第一SiC衬底上包括：第一区域与第二区域；且所述第一区域与所述第二区域沿水平方向依次排列；所述GaN功率器件形成于所述第一区域；所述GaN驱动电路形成于所述第二区域，以形成GaN功率器件
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GaN驱动电路集成芯片。9.根据权利要求7所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，GaN器件与SiC器件的集成芯片还包括：GaN功率器件；其中，所述第一SiC衬底上还包括：第三区域；所述第三区域、所述第一区域以及所述第二区域沿水平方向依次排列；其中，所述GaN功率器件形成于所述第三区域；以形成GaN功率器件
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GaN驱动电路
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SiC功率器件集成芯片。10.根据权利要求9所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述GaN驱动电
路具体包括：所述第一沟道层与第一势垒层，所述第一沟道层与所述第一势垒层沿所述垂直方向上依次堆叠于所述本征第一SiC衬底上；所述第一势垒层覆盖部分所述第一沟道层；以暴露出部分所述第一沟道层；GaN驱动电路结构，具体包括：第一电极组与第一p
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GaN电极组；所述第一电极组与所述第一p
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GaN电极组形成于暴露出来的所述第一沟道层的顶端，且沿水平方向依次堆叠；若干第一金属互联层；形成于所述第一电极组与所述第一p
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GaN电极组顶端；第一钝化层；所述第一钝化层形成于所述若干第一金属互联层之间的空隙中，且覆盖所述第一电极组与所述第一p
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GaN电极组的顶端。11.根据权利要求10所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述第一电极组包括：第一源极金属层、第一漏极金属层以及第一栅金属层；所述第一源极金属层、所述第一栅金属层以及所述第一漏极金属层沿所述水平方向依次排列；其中，所述第一源极金属层与所述第一漏极金属层形成于暴露出来的所述第一沟道层的表面，且贯穿所述第一势垒层；所述第一栅金属层形成于所述第一势垒层表面。12.根据权利要求11所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述第一p
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GaN电极组包括：第二源极金属层与第二漏极金属层、第二栅金属层以及第一p
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GaN层；所述第二源极金属层、所述第一p
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GaN层以及所述第二漏极金属层沿所述水平方向依次排列；其中，所述第二栅金属层形成于所述第一p
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GaN层的顶端；其中，所述第二源极金属层与所述第二漏极金属层形成于暴露出来的所述第一沟道层的表面，且贯穿所述第一势垒层；所述第一p
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GaN层形成于所述第一势垒层表面；其中，所述若干第一金属互联层，分别形成于所述第一源极金属层、所述第一漏极金属层、所述第二源极金属层、所述第二漏极金属层、所述第一栅金属层以及所述第二栅金属层的顶端；所述第一钝化层，形成于所述若干第一金属互联层之间的空隙中，且覆盖所述第一源极金属层、所述第一漏极金属层、所述第二源极金属层、所述第二漏极金属层、所述第一栅金属层以及所述第二栅金属层。13.根据权利要求12所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，GaN驱动电路结构还包括：第一隔离层；所述第一隔离层形成于所述第一电极组与所述第一p
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GaN电极组之间，且贯穿所述第一势垒层并伸入到所述第一沟道层中。14.根据权利要求13所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，所述GaN功率器件具体包括：第二沟道层与第二势垒层，所述第二沟道层与所述第二势垒层沿垂直方向上依次堆叠于所述本征第一SiC衬底上；所述第二势垒层覆盖部分所述第二沟道层；以暴露出部分所述第二沟道层GaN功率器件结构；包括：第二电极组与第二p
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GaN电极组；所述第二电极组与所述第二p
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GaN电极组形成于所述第二沟道层的顶端；
若干第二金属互连层；形成于所述第二电极组与所述第二p
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GaN电极组的顶端；第二钝化层，形成于所述若干第二金属互联层之间的空隙中，且覆盖所述第二电极组与所述第二p
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GaN电极组。15.根据权利要求14所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，第二电极组包括：第三源极金属层、第三漏极金属层以及第三栅金属层；所述第三源极金属层、所述第三栅金属层以及所述第三漏极金属层沿所述水平方向依次排列；其中，所述第三源极金属层与所述第三漏极金属层形成于暴露出来的所述第二沟道层的表面，且贯穿所述第二势垒层；所述第三栅金属层形成于所述第二势垒层表面；第一源极场板；形成于所述第三栅金属层顶端的所述第二钝化层上，且连接所述第三源极金属层与所述第三漏极金属层顶端的所述第二金属互联层。16.根据权利要求15所述的GaN器件与SiC器件的集成芯片，其特征在于，第二p
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GaN电极组包括：第四源极金属层、第四漏极金属层、第四栅金属层以及第二p
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GaN层；所述第四源极金属层、第四栅金属层以及所述第四漏极金属层沿所述水平方向依次排列；其中，所述第四栅金属层形成于所述第二p
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GaN层的顶端；其中，所述第四源极金属层与所述第四漏极金属层形成于暴露出来的所述第二沟道层的表面且贯穿所述第二势垒层；所述第二p
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GaN层形成于所述第二势垒层表面；第二源极场板；形成于所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘茂林，王路宇，徐敏，王强，张鹏浩，谢欣灵，黄海，樊蓉，杨妍楠，徐赛生，王晨，张卫，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：