功率半导体器件及其制备方法技术

本公开提供了一种功率半导体器件及其制备方法，属于半导体技术领域。该功率半导体器件包括衬底，以及依次生在衬底一面的缓冲层、n型GaN层和AlGaN层；功率半导体器件还包括源电极、漏电极和隔断部；源电极和漏电极相互间隔，且分别与AlGaN层接触；隔断部位于n型GaN层内，且位于源电极和漏电极之间，隔断部用于容置导电溶液。本公开能够实现功率半导体器件的常闭。闭。闭。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件及其制备方法


[0001]本公开属于半导体
，特别涉及一种功率半导体器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]功率半导体器件，又称电力电子器件(英文：Power Electronic Device)，是用于电力设备的电能变换和控制电路方面的大功率电子器件(电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)。
[0003]在相关技术中，功率半导体器件主要包括衬底，以及依次生长在衬底一面的缓冲层、GaN层和AlGaN层，并在所述AlGaN层上设置源电极、栅电极和漏电极，源电极和漏电极与AlGaN层之间为欧姆接触，栅电极和AlGaN层之间为肖特基接触。
[0004]然而，由于AlGaN/GaN异质结具有较强的压电极化，所以在界面处存在高浓度的二维电子气，导致栅电压为0时即可实现源漏导通，这不利于功率半导体器件的使用。

技术实现思路

[0005]本公开实施例提供了一种功率半导体器件及其制备方法，能够实现功率半导体器件的常闭。所述技术方案如下：
[0006]一方面，本公开实施例提供了一种功率半导体器件，包括衬底，以及依次生在所述衬底一面的缓冲层、n型GaN层和AlGaN层；
[0007]所述功率半导体器件还包括源电极、漏电极和隔断部；
[0008]所述源电极和所述漏电极相互间隔，且分别与所述AlGaN层接触；
[0009]所述隔断部位于所述n型GaN层内，且位于所述源电极和所述漏电极之间，所述隔断部用于容置导电溶液。
[0010]在本公开的一种实现方式中，所述隔断部包括多个介孔，多个所述介孔均匀分布在所述n型GaN层内。
[0011]在本公开的一种实现方式中，所述隔断部在所述n型GaN层所处的平面上的尺寸为10
‑
50nm。
[0012]在本公开的一种实现方式中，所述隔断部在所述n型GaN层的生长方向上的尺寸为5
‑
50nm。
[0013]在本公开的一种实现方式中，所述导电溶液为金属基导热导电溶液、有机溶液基导热导电溶液或水溶性导热导电溶液中的任一种。
[0014]在本公开的一种实现方式中，所述缓冲层包括AlN成核层和GaN愈合层；
[0015]所述AlN成核层和所述GaN愈合层在所述衬底上依次生长。
[0016]在本公开的一种实现方式中，所述AlN成核层的在生长方向上的厚度为15
‑
25nm；
[0017]所述GaN愈合层在生长方向上的厚度为2.5
‑
4um，且所述GaN愈合层的缺陷密度不大于(1E8
‑
5E8)/cm2。
[0018]在本公开的一种实现方式中，所述功率半导体器件还包括：AlN层；
[0019]所述AlN层位于所述n型GaN层和所述AlGaN层之间。
[0020]另一方面，本公开实施例提供了一种功率半导体器件的制备方法，包括：
[0021]提供一衬底；
[0022]在所述衬底的一面依次生长缓冲层和n型GaN层；
[0023]在所述n型GaN层内腐蚀出隔断部；
[0024]在所述n型GaN层背离所述衬底的一面生长AlGaN层；
[0025]在所述AlGaN层背离所述衬底的一面设置源电极和漏电极，且所述源电极和所述漏电极分别位于所述隔断部的两侧。
[0026]在本公开的一种实现方式中，在所述n型GaN层内腐蚀出隔断部，包括：
[0027]提供草酸溶液，所述草酸溶液的浓度为0.1
‑
10mol/L，所述草酸溶液的温度为25℃
‑
40℃；
[0028]通过所述草酸溶液腐蚀所述n型GaN层，以在所述n型GaN层内形成所述隔断部。
[0029]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
[0030]由于本公开实施例提供的功率半导体器件的n型GaN层内具有隔断部，且隔断部位于所述源电极和所述漏电极之间，所以在隔断部内不具有导电溶液的常规状态下，隔断部极化作用弱，产生不了足够的移动电子，附近极化位置产生的电子自由扩散无法互联，功率半导体器件处于关闭状态。由于该状态为常规状态，所以实现了功率半导体器件的常关。在需要功率半导体器件开启时，向隔断部导入导电溶液，从而连通源电极和漏电极，进而实现物理导通。
[0031]也就是说，通过在n型GaN层内设置隔断部，能够实现功率半导体器件的常闭状态。而通过在隔断部内导入导电溶液，即可实现源电极和漏电极的快速导通，使得功率半导体器件开启工作。因此，利于功率半导体器件的使用。
附图说明
[0032]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中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公开的一些实施例，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。
[0033]图1是本公开实施例提供的功率半导体器件的结构示意图；
[0034]图2是本公开实施例提供的功率半导体器件的工作示意图；
[0035]图3是本公开实施例提供的功率半导体器件的制备方法的流程图；
[0036]图4是本公开实施例提供的功率半导体器件的制备方法的流程图；
[0037]图5是本公开实施例提供的功率半导体器件的制备过程示意图；
[0038]图6是本公开实施例提供的功率半导体器件的制备过程示意图；
[0039]图7是本公开实施例提供的功率半导体器件的制备过程示意图；
[0040]图8是本公开实施例提供的功率半导体器件的制备过程示意图；
[0041]图9是本公开实施例提供的功率半导体器件的制备过程示意图；
[0042]图10是本公开实施例提供的功率半导体器件的制备过程示意图。
[0043]图中各符号表示含义如下：
[0044]10、衬底；
[0045]20、缓冲层；
[0046]210、AlN成核层；220、GaN愈合层；
[0047]30、n型GaN层；
[0048]40、AlGaN层；
[0049]50、源电极；
[0050]60、漏电极；
[0051]70、隔断部；
[0052]710、介孔；
[0053]80、AlN层；
[0054]100、热管控装置；
[0055]200、导管。
具体实施方式
[0056]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0057]功率半导体器件，又称电力电子器件(英文：Power Electronic Device)，是用于电力设备的电能变换和控制电路方面的大功率电子器件(电流为数十至数千安，电压为数百伏以上)。
[0058]在相关技术中，功率半导体器件主要包括衬底，以及依次生长在衬底一面的缓冲层、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体器件，其特征在于，包括衬底(10)，以及依次生在所述衬底(10)一面的缓冲层(20)、n型GaN层(30)和AlGaN层(40)；所述功率半导体器件还包括源电极(50)、漏电极(60)和隔断部(70)；所述源电极(50)和所述漏电极(60)相互间隔，且分别与所述AlGaN层(40)接触；所述隔断部(70)位于所述n型GaN层(30)内，且位于所述源电极(50)和所述漏电极(60)之间，所述隔断部(70)用于容置导电溶液。2.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述隔断部(70)包括多个介孔(710)，多个所述介孔(710)均匀分布在所述n型GaN层(30)内。3.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述隔断部(70)在所述n型GaN层(30)所处的平面上的尺寸为10
‑
50nm。4.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述隔断部(70)在所述n型GaN层(30)的生长方向上的尺寸为5
‑
50nm。5.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述导电溶液为金属基导热导电溶液、有机溶液基导热导电溶液或水溶性导热导电溶液中的任一种。6.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述缓冲层(20)包括AlN成核层(210)和GaN愈合层(220)；所述AlN成核层(210)和所述GaN愈合层(220)在所述衬底(10)上依次生长。7.根据权利要求6所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群，龚逸品，陈张笑雄，吴志浩，梅劲，王江波，刘榕，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：