System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种功率器件及其制造方法技术_技高网

一种功率器件及其制造方法技术

技术编号:40965614 阅读:4 留言:0更新日期:2024-04-18 20:45
本申请提供一种功率器件及其制造方法,功率器件包括:衬底、外延层、至少一个半导体结构、控制结构层、第一电极和第二电极。衬底和外延层为N型掺杂的氧化镓,这样衬底和外延层就能够实现电流导通功能。P型掺杂的半导体结构设置于外延层中,构成电场屏蔽结构,利用电场屏蔽结构阻挡控制结构层受到高电场的影响,以形成耐高电压的功率器件。控制结构层包括接触层,接触层和外延层之间的能带势垒小于目标阈值,接触层和外延层具有较小的能带势垒,容易产生导通电流。衬底和外延层为N型掺杂形成导通电流也较为容易,这样功率器件就具有较小的正向导通电阻,从而具有较小的开启电压,施加较小的电压就能够产生较大的导通电流,大大降低了正向损耗。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域,特别涉及一种功率器件及其制造方法


技术介绍

1、随着半导体相关技术的发展,半导体器件的种类也越来越多。半导体器件包括功率器件,又称为电力电子器件(power electronic device),简单来说,就是进行功率处理的,具有处理高电压,大电流能力的半导体器件。典型的功率处理,包括变频、变压、变流、功率管理等等。

2、当前功率器件通常采用宽禁带半导体材料,例如氧化镓,但是当前氧化镓无法形成p型掺杂,导致只能通过构造异质pn结从而形成功率器件。这样的功率器件异质pn结的能带势垒较大,正向导通电阻较大,需要较大的开启电压,从而导致较大的正向损耗。


技术实现思路

1、有鉴于此,本申请的目的在于提供一种功率器件及其制造方法,该功率器件具有较小的能带势垒,较小的正向导通电阻,较小的开启电压,降低正向损耗。

2、为实现上述目的,本申请有如下技术方案:

3、本申请提供了一种功率器件,所述功率器件包括:

4、衬底和位于衬底一侧表面的外延层,所述衬底和所述外延层为n型掺杂的氧化镓;

5、至少一个p型掺杂的半导体结构,所述半导体结构设置于所述外延层中,所述半导体结构和所述外延层构成电场屏蔽结构;

6、控制结构层,所述控制结构层位于所述外延层远离所述衬底的一侧表面,所述控制结构层包括接触层,所述接触层的表面和所述外延层的表面接触,所述接触层和所述外延层之间的能带势垒小于目标阈值;

7、第一电极和第二电极,所述第一电极设置于所述衬底远离所述外延层的一侧表面,所述第二电极设置于所述控制结构层远离所述衬底的一侧表面。

8、作为一种可选的实施方式,所述控制结构层包括沟道层、栅极和绝缘层;所述接触层包括凹槽,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,所述凹槽和所述半导体结构在所述衬底上的投影交叠,所述绝缘层设置于所述栅极和所述第二电极之间。

9、作为一种可选的实施方式,所述栅极设置在凹槽中,所述栅极贯穿所述接触层或所述凹槽靠近所述外延层的底部设置有屏蔽层,所述栅极被所述接触层和所述沟道层围绕,所述沟道层设置于所述接触层远离所述衬底的一侧表面。

10、作为一种可选的实施方式,所述沟道层设置于所述凹槽,相邻的所述凹槽之间为凸起,所述栅极设置于所述凸起远离所述衬底的一侧,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,所述栅极和所述沟道层在所述衬底上的投影交叠。

11、作为一种可选的实施方式,所述接触层的表面和所述第二电极的表面接触,所述接触层包括至少一个p型重掺杂层,所述p型重掺杂层的表面和所述第二电极接触。

12、作为一种可选的实施方式,在平行于所述衬底所在平面的方向上,所述半导体结构呈阵列分布。

13、作为一种可选的实施方式,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,所述半导体结构的数量为至少2个,至少2个所述半导体结构分布于不同的平面。

14、作为一种可选的实施方式,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,分布于不同的平面的半导体结构在所述衬底的投影部分交叠或不交叠。

15、作为一种可选的实施方式,所述半导体结构的材料为氧化物,所述氧化物为氧化镍、氧化亚铜和氧化锡中的至少一个,所述接触层的材料为氮化镓或硅。

16、本申请提供了一种功率器件的制造方法,包括:

17、在衬底的一侧形成外延层,所述衬底和所述外延层为n型掺杂的氧化镓;

18、在所述外延层中形成至少一个沟槽,在所述沟槽中填充p型掺杂的半导体材料,形成p型掺杂的半导体结构,所述半导体结构和所述外延层构成电场屏蔽结构;

19、键合所述外延层和接触层,所述接触层位于所述外延层远离所述衬底的一侧表面,在所述接触层中形成控制结构,所述接触层和所述控制结构构成控制结构层,所述接触层和所述外延层之间的能带势垒小于目标阈值;

20、形成第一电极和第二电极,所述第一电极设置于所述衬底远离所述外延层的一侧表面,所述第二电极设置于所述控制结构层远离所述衬底的一侧表面。

21、本申请提供了一种功率器件,功率器件包括:衬底、外延层、至少一个半导体结构、控制结构层、第一电极和第二电极,第一电极设置于衬底远离外延层的一侧表面,第二电极设置于控制结构层远离衬底的一侧表面,第一电极和第二电极用于施加电压导通功率器件。外延层位于衬底的一侧表面,衬底和外延层的材料相同,衬底和外延层为n型掺杂的氧化镓,这样衬底和外延层就能够实现电流导通功能。半导体结构为p型掺杂的结构,半导体结构设置于外延层中,这样半导体结构和外延层就构成异质pn结,异质pn结能够形成电场屏蔽效果,即半导体结构和外延层就构成电场屏蔽结构,实现利用电场屏蔽结构阻挡控制结构层受到高电场的影响,最终形成耐高电压的功率器件。控制结构层位于外延层远离衬底的一侧表面,控制结构层用于实现功率器件的开启和关断。控制结构层包括接触层,接触层的表面和外延层的表面接触,接触层和外延层之间的能带势垒小于目标阈值,这样接触层和外延层具有较小的能带势垒,很容易在接触层和外延层中产生导通电流,并且衬底和外延层为n型掺杂形成导通电流也较为容易,这样功率器件就具有较小的正向导通电阻,从而具有较小的开启电压,施加较小的电压就能够产生较大的导通电流,大大降低了正向损耗。

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【技术保护点】

1.一种功率器件,其特征在于,所述功率器件包括:

2.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于,所述控制结构层包括沟道层、栅极和绝缘层;所述接触层包括凹槽,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,所述凹槽和所述半导体结构在所述衬底上的投影交叠,所述绝缘层设置于所述栅极和所述第二电极之间。

3.根据权利要求2所述的功率器件,其特征在于,所述栅极设置在凹槽中,所述栅极贯穿所述接触层或所述凹槽靠近所述外延层的底部设置有屏蔽层,所述栅极被所述接触层和所述沟道层围绕,所述沟道层设置于所述接触层远离所述衬底的一侧表面。

4.根据权利要求2所述的功率器件,其特征在于,所述沟道层设置于所述凹槽,相邻的所述凹槽之间为凸起,所述栅极设置于所述凸起远离所述衬底的一侧,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,所述栅极和所述沟道层在所述衬底上的投影交叠。

5.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于,所述接触层的表面和所述第二电极的表面接触,所述接触层包括至少一个P型重掺杂层,所述P型重掺杂层的表面和所述第二电极接触。

6.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于,在平行于所述衬底所在平面的方向上,所述半导体结构呈阵列分布。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的功率器件,其特征在于,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,所述半导体结构的数量为至少2个,至少2个所述半导体结构分布于不同的平面。

8.根据权利要求7所述的功率器件,其特征在于,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,分布于不同的平面的半导体结构在所述衬底的投影部分交叠或不交叠。

9.根据权利要求1-6任意一项所述的功率器件,其特征在于,所述半导体结构的材料为氧化物,所述氧化物为氧化镍、氧化亚铜和氧化锡中的至少一个,所述接触层的材料为氮化镓或硅。

10.一种功率器件的制造方法,其特征在于,包括:

...

【技术特征摘要】

1.一种功率器件,其特征在于,所述功率器件包括:

2.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于,所述控制结构层包括沟道层、栅极和绝缘层;所述接触层包括凹槽,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,所述凹槽和所述半导体结构在所述衬底上的投影交叠,所述绝缘层设置于所述栅极和所述第二电极之间。

3.根据权利要求2所述的功率器件,其特征在于,所述栅极设置在凹槽中,所述栅极贯穿所述接触层或所述凹槽靠近所述外延层的底部设置有屏蔽层,所述栅极被所述接触层和所述沟道层围绕,所述沟道层设置于所述接触层远离所述衬底的一侧表面。

4.根据权利要求2所述的功率器件,其特征在于,所述沟道层设置于所述凹槽,相邻的所述凹槽之间为凸起,所述栅极设置于所述凸起远离所述衬底的一侧,在垂直于所述衬底所在平面的方向上,所述栅极和所述沟道层在所述衬底上的投影交叠。

5.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员:徐少东李明哲袁俊
申请(专利权)人:湖北九峰山实验室
类型:发明
国别省市:

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