功率半导体器件制造技术

本发明专利技术提供了功率半导体器件以及其制造方法。该功率半导体器件包括阳极电极、阴极电极以及设置在阳极电极的外部处的绝缘层，该阳极电极包括阳极电极焊垫、电极汇流线、以及多个第一阳极电极指和多个第二阳极电极指，该电极汇流线连接到阳极电极焊垫上的第一侧和第二侧，该电极汇流线每个在离开阳极电极焊垫的方向上具有减小的宽度，该多个第一阳极电极指和该多个第二阳极电极指与阳极电极焊垫上的第三侧和第四侧连接并与电极汇流线的两侧连接，该阴极电极包括第一阴极电极焊垫和第二阴极电极焊垫、多个第一阴极电极指、以及多个第二阴极电极指，该多个第一阴极电极指与第一阴极电极焊垫连接，该多个第二阴极电极指与第二阴极电极焊垫连接。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率半导体器件，更具体地，涉及具有电极阵列结构的功率半导体器件，该电极阵列结构配置为改善均匀的电流扩展和正向电流。
技术介绍
肖特基二极管，一种功率半导体器件，被使用在包括电源器件、汽车、通讯装置等的各个领域中。随着能量消耗的增加，高能量效率以及高 速度和高功率被要求作为肖特基二极管的特性。为了实现以上特性，需要解决非均匀的电流扩展和正向电流的减小。在常规肖特基二极管中，阳极电极和阴极电极都设置在一个表面上。阳极电极包括设置在该一个表面的一侧上的单个阳极电极焊垫，而阴极电极包括设置在面对阳极电极焊垫的另一侧上的单个阴极电极焊垫。在常规肖特基二极管中，电流流动区域受到限制，电流传输速度低。从阳极电极焊垫流动到阴极电极焊垫的电流在一个方向上流动。因此，会造成电流拥挤。而且，由于连接到阳极电极焊垫的多个电极指和连接到阴极电极焊垫的多个指分别与阳极电极焊垫和阴极电极焊垫间隔开，所以传输的电流被减弱。
技术实现思路
本专利技术的一个方面提供通过将阳极电极焊垫设置在氮化物半导体层的中央并围绕阳极电极焊垫设置多个阴极电极焊垫而能够改善电流扩展和正向电流的功率半导体器件、以及该功率半导体器件的制造方法。本专利技术的另一个方面提供通过提供有在离开阳极电极焊垫的方向上具有减小的宽度的电极汇流线和在离开阳极电极焊垫的方向上具有减小的长度的多个阳极电极指而能够增大电流传输效率的功率半导体器件、以及该功率半导体器件的制造方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种功率半导体器件，包括阳极电极，包括阳极电极焊垫、电极汇流线、以及多个第一阳极电极指和多个第二阳极电极指，该阳极电极焊垫设置在外延结构的中央，该电极汇流线连接到阳极电极焊垫上彼此面对的第一侧和第二侧，该电极汇流线每个在离开阳极电极焊垫的方向上具有减小的宽度，该多个第一阳极电极指和该多个第二阳极电极指与阳极电极焊垫上彼此面对的第三侧和第四侧连接并还与电极汇流线的两侧连接；阴极电极，包括第一阴极电极焊垫和第二阴极电极焊垫、多个第一阴极电极指、以及多个第二阴极电极指，该第一阴极电极焊垫和该第二阴极电极焊垫关于阳极电极焊垫彼此面对设置，该多个第一阴极电极指与第一阴极电极焊垫连接并与多个第一阳极电极指交替布置，该多个第二阴极电极指与第二阴极电极焊垫连接并与多个第二阳极电极指交替布置；以及绝缘层，设置在阳极电极的外部处以绝缘阴极电极。电极汇流线可以具有其中宽度在离开阳极电极焊垫的方向上阶梯地减小的台阶结构。电极汇流线可以具有其中宽度在离开阳极电极焊垫的方向上以恒定的倾斜角而减小的渐缩结构。多个第一阳极电极指和多个第二阳极电极指可以在离开阳极电极焊垫的方向上具有减小的长度。第一阴极电极焊垫和第二阴极电极焊垫可以关于阳极电极焊垫设置得邻近外延结构的上部的两个侧表面。第一阴极电极焊垫和第二阴极电极焊垫可以关于阳极电极焊垫设置得邻近外延结构的上部的对角线拐角。外延结构可以包括依次形成在衬底上的缓冲层、非掺杂的氮化物半导体层、氮化物半导体层和盖层。 阳极电极可以接合到盖层，阴极电极可以设置在通过盖层暴露的氮化物半导体层上并与阳极电极隔开预定间隔。氮化物半导体层可以包括设置在非掺杂的氮化物半导体上的第一氮化物半导体层；以及设置在第一氮化物半导体层上的第二氮化物半导体层。第一氮化物半导体层可以包括氮化铝(A1N)，第二氮化物半导体层可以包括氮化铝镓(AlGaN)。绝缘层可以提供在构成阳极电极的阳极电极焊垫、多个第一阳极电极指和多个第二阳极电极指的外部处，从而绝缘构成阴极电极的多个第一阴极电极指和多个第二阴极电极指。阳极电极和阴极电极可以每个包括从镍(Ni )、铝(Al)、钛(Ti )、钛氮化物(TiN)、钼(Pt)、金(Au)、二氧化钌(RuO2)、钒(V)、钨(W)、钨氮化物(WN)、铪(Hf)、铪氮化物(HfN)、钥(Mo )、镍硅化物(Ni Si )、钴硅化物(CoSi2)、钨硅化物(WSi )、钼硅化物(PtSi )、铱(Ir )、锆(Zr)、钽(Ta)、钽氮化物(TaN)、铜(Cu)、钌(Ru)和钴(Co)中选择的至少一种金属性材料。附图说明从以下结合附图对示范性实施例的描述，本专利技术的这些和/或其他的方面、特征和优点将变得显然并更易于理解，在附图中图I是示出根据本专利技术实施例的功率半导体器件的平面图；图2是图I的功率半导体器件沿线Ι-Γ截取的截面图；图3是根据本专利技术另一实施例的功率半导体器件的平面图；以及图4和图5是示出根据本专利技术各个实施例的电极汇流线的平面图。具体实施例方式现在将详细参照本专利技术的示范性实施例，其示例在附图中示出，其中相似的附图标记始终指示相似的元件。这里使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，定义可以根据用户、操作者或客户的意图而改变。因此，术语和措辞应当基于本说明书的描述来定义。图I是示出根据本专利技术实施例的功率半导体器件100的平面图。图2是图I的功率半导体器件100沿线Ι-Γ截取的截面图。在下文，将参照图I和图2详细描述功率半导体器件的结构，特别是电极布置。参照图2，功率半导体器件100，其是异质结肖特基二极管，可以包括设置在衬底110上的外延结构101，还包括设置在外延结构101上的阳极电极160、阴极电极170和绝缘层 180。外延结构101可以包括依次形成在基底衬底诸如硅(Si)衬底、碳化硅(SiC)衬底、氮化铝(AlN)衬底、氮化镓(GaN)衬底或蓝宝石衬底上的缓冲层120、非掺杂的氮化物半导体层130、氮化物半导体层140和盖层150。在外延结构101中，缓冲层120可以由AlN制成，非掺杂的氮化物半导体层130可以由非掺杂的GaN制成。氮化物半导体层140可以包括第一氮化物半导体层141和第二氮化物半导体层142。第一氮化物半导体层141可以由AlN制成并设置在非掺杂的氮化物半导体层130上。第二氮化物半导体层142可以由氮化铝镓(AlGaN)制成并设置在第一氮化物半导体层141上。 盖层150可以设置在氮化物半导体层140上，更具体地在第二氮化物半导体层142上。盖层150可以由碳化硅(SiC)、GaN或P型GaN制成。此外，盖层150可以仅设置在用于形成阳极电极160和绝缘层180的区域上。也就是，盖层150不设置在第二氮化物半导体层142的用于形成阴极电极170的区域上。因此，在用于形成阴极电极170的区域中的第二氮化物半导体层142可以由于没有盖层150而暴露。阳极电极160、阴极电极170和绝缘层180设置在外延结构101上。根据本专利技术的实施例，阳极电极160和阴极电极170配置为改善功率半导体器件100的电流扩展和正向电流并增大电流传输效率。阳极电极160可以设置在第二氮化物半导体层142的上部处并接合到盖层150。此外，阴极电极170可以设置在通过盖层150暴露的第二氮化物半导体层142上，并与阳极电极160以预定间隔分开。绝缘层180可以绝缘设置在阳极电极160的外部处的阴极电极170。参照图1，阳极电极160可以包括阳极电极焊垫161、电极汇流线162a和162b、多个第一阳极电极指163以及多个第二阳极电极指164。阳极电极焊垫161可以设置在第二氮化物半导体层142的中央。第二氮化物半导体层142可以具有矩形的上表面。第二氮化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率半导体器件，包括：阳极电极，包括阳极电极焊垫、电极汇流线、以及多个第一阳极电极指和多个第二阳极电极指，所述阳极电极焊垫设置在外延结构的中央，所述电极汇流线连接到所述阳极电极焊垫上彼此面对的第一侧和第二侧，所述电极汇流线每个在离开所述阳极电极焊垫的方向上具有减小的宽度，所述多个第一阳极电极指和所述多个第二阳极电极指与所述阳极电极焊垫上彼此面对的第三侧和第四侧连接并还与所述电极汇流线的两侧连接；阴极电极，包括第一阴极电极焊垫和第二阴极电极焊垫、多个第一阴极电极指、以及多个第二阴极电极指，所述第一阴极电极焊垫和所述第二阴极电极焊垫关于所述阳极电极焊垫彼此面对设置，所述多个第一阴极电极指与所述第一阴极电极焊垫连接并与所述多个第一阳极电极指交替布置，所述多个第二阴极电极指与所述第二阴极电极焊垫连接并与所述多个第二阳极电极指交替布置；以及绝缘层，设置在所述阳极电极的外部处以绝缘所述阴极电极。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：许承培，金基世，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：