一种功率器件及其制备方法与流程

    专利查询2026-03-08  4


    本发明涉及半导体,尤其涉及一种功率器件及其制备方法。


    背景技术:

    1、现有的功率器件中,源极和漏极均为欧姆接触,而栅极需要做成肖特基接触以提高器件的耐压性能,在这两个关键工艺中,栅极和源/漏极必须采用不同的金属结构,需要维护多套金属靶材,成本较高。且源极金属、漏极金属和栅极金属之间的相对距离存在对准度偏移(ovl shift)的问题,可靠性降低。


    技术实现思路

    1、本发明提供了一种功率器件及其制备方法,可以提高器件的可靠性以及降低成本。

    2、根据本发明的一方面,提供了一种功率器件,包括:

    3、依次层叠设置的衬底、沟道层、势垒层和掺杂的氮化物半导体层;掺杂的氮化物半导体层覆盖部分势垒层;掺杂的氮化物半导体层为第一掺杂类型,第一掺杂类型为p型;势垒层和掺杂的氮化物半导体层包括第二掺杂类型区,第二掺杂类型为n型,第二掺杂类型区包括第一子区、第二子区和第三子区;第一子区位于掺杂的氮化物半导体层内部,第二子区和第三子区位于势垒层内部;

    4、绝缘层,绝缘层位于掺杂的氮化物半导体层远离衬底的一侧;绝缘层包括栅极通孔、源极通孔和漏极通孔;栅极通孔贯穿绝缘层至掺杂的氮化物半导体层的第一子区;源极通孔贯穿绝缘层至势垒层的第二子区;漏极通孔贯穿绝缘层至势垒层的第三子区;

    5、栅极金属、源极金属和漏极金属,栅极金属由栅极通孔内部延伸至部分绝缘层远离衬底的表面,源极金属由源极通孔内部延伸至部分绝缘层远离衬底的表面,漏极金属由漏极通孔内部延伸至部分绝缘层远离衬底的表面。

    6、可选的,绝缘层包括应力层、第一钝化层和第二钝化层;应力层位于掺杂的氮化物半导体层远离衬底的一侧,第一钝化层位于应力层远离掺杂的氮化物半导体层的一侧,第二钝化层位于第一钝化层远离应力层的一侧。

    7、可选的,功率器件还包括:

    8、第一场板,第一场板位于第一钝化层和第二钝化层之间,第一场板在衬底上的垂直投影与掺杂的氮化物半导体层在衬底上的垂直投影不重叠;

    9、第二场板,第二场板位于第二钝化层远离衬底的一侧;第二场板在第一场板上的垂直投影覆盖部分第一场板,且第二场板向第一场板远离掺杂的氮化物半导体层的方向延伸。

    10、可选的,功率器件还包括:

    11、第三钝化层,第三钝化层位于第二场板远离衬底的一侧;第三钝化层远离衬底的表面与栅极金属远离衬底的表面齐平;

    12、第三场板,第三场板位于第三钝化层远离衬底的一侧;第三场板在第二场板的垂直投影覆盖部分第二场板,第三场板在漏极金属的垂直投影覆盖部分漏极金属;

    13、第四钝化层,第四钝化层位于第三场板远离衬底的一侧;第四钝化层远离衬底的表面包括多个导电通孔;

    14、金属连线,金属连线位于导电通孔内;栅极金属、源极金属、漏极金属、第一场板、第二场板和第三场板均通过金属连线与外部引脚进行电连接。

    15、可选的,栅极金属、源极金属和漏极金属均包括第一导电层、过渡层和第二导电层;

    16、第一导电层由栅极通孔的侧壁延伸至部分绝缘层远离衬底的表面、源极通孔的侧壁延伸至部分绝缘层远离衬底的表面和漏极通孔的侧壁延伸至部分绝缘层远离衬底的表面;过渡层位于第一导电层远离衬底的一侧,过渡层覆盖第一导电层;第二导电层位于过渡层远离第一导电层的一侧,第二导电层覆盖过渡层。

    17、可选的,栅极金属、源极金属和漏极金属为相同的材料。

    18、可选的,栅极金属、源极金属和漏极金属在同一沉积工艺中制备。

    19、可选的,第一子区为n型gan,第二子区和第三子区为n型algan。

    20、根据本发明的另一方面,提供了一种功率器件的制备方法,包括:

    21、在衬底的一侧形成沟道层;

    22、在沟道层远离衬底的一侧形成势垒层;

    23、在势垒层远离沟道层的一侧形成掺杂的氮化物半导体层;其中,掺杂的氮化物半导体层覆盖部分势垒层;掺杂的氮化物半导体层为第一掺杂类型,第一掺杂类型为p型;

    24、在掺杂的氮化物半导体层远离衬底的一侧形成绝缘层;

    25、形成栅极通孔、源极通孔和漏极通孔;

    26、在掺杂的氮化物半导体层内部和势垒层内部形成第二掺杂类型区;第二掺杂类型为n型;第二掺杂类型区包括第一子区、第二子区和第三子区;第一子区位于掺杂的氮化物半导体层内部,第二子区和第三子区位于势垒层内部;栅极通孔贯穿绝缘层至掺杂的氮化物半导体层的第一子区;源极通孔贯穿绝缘层至势垒层的第二子区;漏极通孔贯穿绝缘层至势垒层的第三子区;

    27、形成栅极金属、源极金属和漏极金属;其中,栅极金属由栅极通孔内部延伸至部分绝缘层远离衬底的表面,源极金属由源极通孔内部延伸至部分绝缘层远离衬底的表面,漏极金属由漏极通孔内部延伸至部分绝缘层远离衬底的表面。

    28、可选的,在掺杂的氮化物半导体层远离衬底的一侧形成绝缘层之后,还包括:

    29、在绝缘层远离衬底的一侧形成第一金属层;第一金属层覆盖绝缘层远离衬底的表面;

    30、形成栅极通孔、源极通孔和漏极通孔之后,还包括:

    31、形成第二金属层;第二金属层覆盖栅极通孔的侧壁、源极通孔的侧壁和漏极通孔的侧壁;

    32、形成栅极金属、源极金属和漏极金属,包括:

    33、在第一金属层远离衬底的一侧形成过渡子层;过渡子层覆盖栅极通孔、源极通孔和漏极通孔,以及覆盖第一金属层远离衬底的表面;

    34、在过渡子层远离衬底的一侧形成第二导电子层;第二导电子层覆盖过渡子层;

    35、刻蚀第一金属层、过渡子层、第二导电子层,形成第一导电层、过渡层和第二导电层。

    36、可选的,在掺杂的氮化物半导体层内部和势垒层内部形成第二掺杂类型区,包括:

    37、在第一金属层远离衬底的一侧形成第二掺杂类型层;第二掺杂类型层覆盖第一金属层、第二金属层、栅极通孔的底部、源极通孔的底部和漏极通孔的底部;

    38、热处理第二掺杂类型层,使得在掺杂的氮化物半导体层内部形成第一子区,在势垒层内部形成第二子区和第三子区;

    39、去除第二掺杂类型层。

    40、可选的,在掺杂的氮化物半导体层内部和势垒层内部形成第二掺杂类型区,包括:

    41、将非晶硅沉积在栅极通孔、源极通孔和漏极通孔中以覆盖势垒层和掺杂的氮化物半导体层的表面,热处理非晶硅以在势垒层和掺杂的氮化物半导体层内形成第二掺杂类型区。

    42、本发明实施例技术方案提供的功率器件中,势垒层和掺杂的氮化物半导体层包括第二掺杂类型区,第二掺杂类型区包括第一子区、第二子区和第三子区;第一子区位于掺杂的氮化物半导体层内部,第二子区和第三子区位于势垒层内部;第二掺杂类型区可以使得掺杂的氮化物半导体层和第一子区形成pn结,拉低势垒,栅极金属与掺杂的氮化物半导体层接触的表面从肖特基结转换成pn结,可以进一步提升器件的承压能力,使得器件能够应用到更为严苛的环境;并且由于pn结位于掺杂的氮化物半导体层内部,可以形成欧姆接触,有效避开高电场对pn结位置的破坏,保证器件的性能,提高器件的可靠性;并且第二掺杂类型区可以降低栅极金属、源极金属和漏极金属与沟道间的接触电阻,从而进一步改善器件的性能。

    43、应当理解,本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征,也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。


    技术特征:

    1.一种功率器件,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于:

    3.根据权利要求2所述的功率器件,其特征在于,还包括:

    4.根据权利要求3所述的功率器件,其特征在于,还包括:

    5.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于:

    6.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于:所述栅极金属、所述源极金属和所述漏极金属为相同的材料。

    7.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于:所述栅极金属、所述源极金属和所述漏极金属在同一沉积工艺中制备。

    8.根据权利要求1所述的功率器件,其特征在于:所述第一子区为n型gan,所述第二子区和所述第三子区为n型algan。

    9.一种功率器件的制备方法,其特征在于,包括:

    10.根据权利要求9所述的功率器件的制备方法,其特征在于,在所述掺杂的氮化物半导体层远离所述衬底的一侧形成绝缘层之后,还包括:

    11.根据权利要求10所述的功率器件的制备方法,其特征在于,在所述掺杂的氮化物半导体层内部和所述势垒层内部形成第二掺杂类型区,包括:

    12.根据权利要求9所述的功率器件的制备方法,其特征在于,在所述掺杂的氮化物半导体层内部和所述势垒层内部形成第二掺杂类型区,包括:


    技术总结
    本发明公开了一种功率器件及其制备方法,功率器件包括:依次层叠设置的衬底、沟道层、势垒层和掺杂的氮化物半导体层;掺杂的氮化物半导体层为第一掺杂类型,第一掺杂类型为P型;势垒层和掺杂的氮化物半导体层包括第二掺杂类型区,第二掺杂类型为N型,第二掺杂类型区包括第一子区、第二子区和第三子区;第一子区位于掺杂的氮化物半导体层内部,第二子区和第三子区位于势垒层内部;绝缘层包括栅极通孔、源极通孔和漏极通孔;栅极通孔贯穿绝缘层至掺杂的氮化物半导体层的第一子区;源极通孔贯穿绝缘层至势垒层的第二子区;漏极通孔贯穿绝缘层至势垒层的第三子区。本发明可以提高器件的可靠性以及降低成本。

    技术研发人员:李庆
    受保护的技术使用者:英诺赛科(苏州)半导体有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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