功率器件及其制造方法技术

公开了一种功率器件和制造功率器件的方法。公开的功率器件包括：沟道层；源电极和漏电极，设置在沟道层的两侧上；栅电极，设置在沟道层上方并位于源电极和漏电极之间；至少一个第一场板，从栅电极之上朝向漏电极延伸，并包括金属；以及高k介电层，设置在至少一个第一场板的下表面和侧表面中的至少一个上。的下表面和侧表面中的至少一个上。的下表面和侧表面中的至少一个上。

【技术实现步骤摘要】
功率器件及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请基于并要求于2022年3月24日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请No.10
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2022
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0036930的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。


[0003]本公开涉及一种功率器件以及制造功率器件的方法。

技术介绍

[0004]各种功率转换系统可能需要通过开/关切换来控制电流的器件，即功率器件。功率器件的效率可以决定功率转换系统的效率。
[0005]由于硅的物理特性的限制和制造工艺的限制，可能难以提高基于硅(Si)的功率器件的效率。为了克服这些限制，正在进行研究或开发，以通过将III
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V基化合物半导体(例如，GaN)应用到功率器件来提高转换效率。

技术实现思路

[0006]示例实施例提供了一种功率器件和制造功率器件的方法。
[0007]附加方面部分地将在接下来的描述中阐述，且部分地将通过该描述而变得清楚明白，或者可以通过实践本公开所呈现的实施例而获知。
[0008]根据实施例，一种功率器件可以包括：沟道层；源电极和漏电极，分别在沟道层的两侧上；栅电极，在沟道层上方并位于源电极和漏电极之间；第一场板，在栅电极之上，并沿从栅电极朝向漏电极的方向延伸，第一场板包括金属；以及高k介电层，在第一场板的下表面上，或第一场板的侧表面上，或第一场板的下表面和第一场板的侧表面两者上。
[0009]在一些实施例中，第一场板可以与源电极接触，并且可以与源电极形成为一体。
[0010]在一些实施例中，第一场板可以具有10nm至100μm的厚度。
[0011]在一些实施例中，高k介电层可以具有100nm至3μm的厚度。
[0012]在一些实施例中，高k介电层可以包括SiON、SiN、Al2O3、HfO和ZrO中的至少一种。
[0013]在一些实施例中，高k介电层可以填充第一场板和栅电极之间的空间。
[0014]在一些实施例中，功率器件还可以包括覆盖第一场板和高k介电层的低k介电层。
[0015]在一些实施例中，低k介电层可以包括SiO。
[0016]在一些实施例中，功率器件还可以包括在第一场板和栅电极之间的空间中的低k介电层。
[0017]在一些实施例中，低k介电层可以具有100nm至3μm的厚度。
[0018]在一些实施例中，多个第一场板可以在栅电极之上。第一场板可以是多个第一场板中的一个。随着多个第一场板距沟道层的距离增加，多个第一场板的长度可以在从栅电极朝向漏电极的方向上逐渐增加。
[0019]在一些实施例中，多个第一场板的厚度可以随着多个第一场板距沟道层的距离增
加而增加。
[0020]在一些实施例中，多个高k介电层可以在多个第一场板上。高k介电可以是多个高k介电层中的一个，并且多个高k介电层的厚度可以随着多个高k介电层距沟道层的距离增加而增加。
[0021]在一些实施例中，第二场板可以连接到漏电极，并且可以沿从漏电极朝向栅电极的方向延伸。
[0022]在一些实施例中，沟道层可以包括GaN基材料。
[0023]在一些实施例中，势垒层可以在沟道层上。势垒层可以被配置为在沟道层中诱发二维电子气(2DEG)。
[0024]在一些实施例中，势垒层可以包括氮化物，该氮化物包括Al、Ga、In和B中的至少一种。
[0025]在一些实施例中，栅电极可以包括Ni、Pt、Pd和Au中的至少一种。
[0026]在一些实施例中，功率器件还可以包括位于沟道层和栅电极之间的绝缘层。
[0027]在一些实施例中，绝缘层可以包括SiO、SiN、SiON、AlO和AlON中的至少一种。
[0028]在一些实施例中，栅电极可以包括Ti、Al、Ni、Pt、Pd和Au中的至少一种。
[0029]在一些实施例中，功率器件还可以包括位于沟道层和栅电极之间的耗尽形成层。
[0030]在一些实施例中，耗尽形成层可以包括p型III
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V基氮化物半导体。
[0031]在一些实施例中，栅电极可以包括Ti、Al、Ni、Pt、Pd和Au中的至少一种。
[0032]根据实施例，一种制造功率器件的方法可以包括：在沟道层上形成栅电极；在沟道层上形成低k介电层，低k介电层覆盖栅电极；在低k介电层的上表面上形成第一高k介电层；在第一高k介电层的侧表面、低k介电层的侧表面、以及第一高k介电层的上表面上形成金属层；以及在沟道层一侧上形成源电极。形成源电极可以包括：蚀刻金属层的一部分和第一高k介电层的一部分，并且同时在第一高k介电层的上表面上形成场板。
[0033]在一些实施例中，低k介电层可以包括SiO。
[0034]在一些实施例中，第一高k介电层可以包括SiON、SiN、Al2O3、HfO和ZrO中的至少一种。
[0035]在一些实施例中，在形成源电极时，可以通过单光刻工艺对金属层和第一高k介电层进行蚀刻。
[0036]在一些实施例中，在形成源电极时，场板可以形成在栅电极之上，并且可以形成为沿从栅电极朝向漏电极的方向延伸，并且第一高k介电层可以形成在场板的下表面上。
[0037]在一些实施例中，该方法还可以包括：形成覆盖场板和低k介电层的第二高k介电层，并对第二高k介电层进行蚀刻，使得第二高k介电层仅保留在场板的侧表面上。
[0038]在一些实施例中，可以通过各向同性沉积来形成第二高k介电层，并且可以通过各向异性蚀刻来执行对第二高k介电层的蚀刻。
[0039]根据实施例，一种制造功率器件的方法可以包括：在沟道层上形成栅电极；在沟道层上形成低k介电层，该低k介电层覆盖栅电极；在低k介电层的侧表面和低k介电层的上表面上形成金属层；在沟道层的一侧上形成源电极，其中形成源电极包括：蚀刻金属层的一部分，并且同时在低k介电层的上表面上形成场板；形成覆盖场板和低k介电层的高k介电层；以及蚀刻高k介电层，使得高k介电层仅保留在场板的侧表面上。
[0040]根据实施例，一种制造功率器件的方法可以包括：在沟道层上形成栅电极；在沟道层上形成高k介电层，该高k介电层覆盖栅电极；在高k介电层的侧表面和高k介电层的上表面上形成金属层；在沟道层的一侧上形成源电极，其中形成源电极包括：蚀刻金属层的一部分和高k介电层的一部分，并同时在高k介电层的上表面上形成场板；以及形成覆盖场板和高k介电层的低k介电层。
[0041]根据实施例，一种功率器件可以包括：沟道层；源电极、栅电极和漏电极，在沟道层上沿第一方向彼此间隔开，其中栅电极在源电极和漏电极之间；第一金属结构，在源电极上，并与栅电极间隔开；以及高k介电层。第一金属结构可以包括第一场板。第一场板可以以第一场板的下表面面向栅电极的方式在栅电极上方沿第一方向延伸。第一场板的侧表面可以在沟道层的在栅电极和漏电极之间的区域上方。高k介电层可以在第一场板的下表本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率器件，包括：沟道层；源电极和漏栅电极极，分别在所述沟道层的两侧上；栅电极，在所述沟道层上方并位于所述源电极和所述漏电极之间；第一场板，在所述栅电极之上，并沿从所述栅电极朝向所述漏电极的方向延伸，所述第一场板包括金属；以及高k介电层，在所述第一场板的下表面上，或所述第一场板的侧表面上，或所述第一场板的下表面和所述第一场板的侧表面两者上。2.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述第一场板与所述源电极接触，并与所述源电极形成为一体。3.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述第一场板具有10nm至10μm的厚度。4.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述高k介电层具有100nm至3μm的厚度。5.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述高k介电层包括SiON、SiN、Al2O3、HfO和ZrO中的至少一种。6.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述高k介电层填充所述第一场板和所述栅电极之间的空间。7.根据权利要求6所述的功率器件，还包括：低k介电层，覆盖所述第一场板和所述高k介电层。8.根据权利要求7所述的功率器件，其中，所述低k介电层包括SiO。9.根据权利要求1所述的功率器件，还包括：低k介电层，在所述第一场板和所述栅电极之间的空间中。10.根据权利要求9所述的功率器件，其中，所述低k介电层具有100nm至3μm的厚度。11.根据权利要求1所述的功率器件，还包括：多个第一场板，在所述栅电极之上，其中所述第一场板是所述多个第一场板中的一个，随着所述多个第一场板距所述沟道层的距离增加，所述多个第一场板的长度在从所述栅电极朝向所述漏电极的方向上逐渐增加。12.根据权利要求11所述的功率器件，其中，所述多个第一场板的厚度随着所述多个第一场板距所述沟道层的距离增加而增加。13.根据权利要求11所述的功率器件，还包括：所述多个第一场板上的多个高k介电层，其中所述高k介电层是所述多个高k介电层中的一个，并且所述多个高k介电层的厚度随着所述多个高k介电层距所述沟道层的距离增加而增加。14.根据权利要求1所述的功率器件，还包括：第二场板，连接到所述漏电极，并沿从所述漏电极朝向所述栅电极的方向延伸。15.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述沟道层包括GaN基材料。16.根据权利要求15所述的功率器件，还包括：势垒层，设置在所述沟道层上，其中所述势垒层被配置为在所述沟道层中诱发二维电子气2DEG。
17.根据权利要求16所述的功率器件，其中，所述势垒层包括氮化物，所述氮化物包括Al、Ga、In和B中的至少一种。18.根据权利要求1所述的功率器件，其中，所述栅电极包括Ni、Pt、Pd和Au中的至少一种。19.根据权利要求1所述的功率器件，还包括：绝缘层，在所述沟道层和所述栅电极之间。20.根据权利要求19所述的功率器件，其中，所述绝缘层包括SiO、SiN、SiON、AlO和AlON中的至少一种。21.根据权利要求19所述的功率器件，其中，所述栅电极包括Ti、Al、Ni、Pt、Pd和Au中的至少一种。22.根据权利要求1所述的功率器件，还包括：耗尽形成层，在所述沟道层和所述栅电极之间。23.根据权利要求22所述的功率器件，其中，所述耗尽形成层包括p型III
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V基氮化物半导体。24.根据权利要求22所述的功率器件，其中，所述栅电极包括Ti、Al、Ni、Pt、Pd和Au中的至少一种。25.一种制造功率器件的方法，所述方法包括：在沟道层上形成栅电极；在所述沟道层上形成低k介电层，所述低k介电层覆盖所述栅电极；在所述低k介电层的上表面上形成第一高k介电层；在所述第一高k介电层的侧表面、所述低k介电层的侧表面、以及所述第一高k介电层的上表面上形成金属层；以及在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄仁俊，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：