[發(fā)明專利]一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310721711.3
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103887325A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何敏;王玨;謝剛
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州恩能科技有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置主要應(yīng)用于電力電子領(lǐng)域。

背景技術(shù)

III-V族氮化物型器件的氮化鎵(GaN)半導(dǎo)體器件是近年來迅速發(fā)展起來的新型半導(dǎo)體材料器件。GaN器件能夠載送大的電流并支持高壓，同時(shí)此類器件還能夠提供非常低的比導(dǎo)通電阻和非常短的切換時(shí)間。

GaN?HEMTs是由A1GaN／GaN異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的器件，通過A1GaN／GaN異質(zhì)層結(jié)構(gòu)表面由于內(nèi)部極化而產(chǎn)生的二維電子氣(2DEG)來導(dǎo)電，由于異質(zhì)結(jié)的勢阱將電子限制在二維平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，從而降低了雜質(zhì)散射的影響，具有高密度高電子遷移率的導(dǎo)通電流，提供較低的比導(dǎo)通電阻，減小功率器件的損耗。同時(shí)GaN?HEMTs為寬能帶隙半導(dǎo)體材料器件，具有高耐壓的特性。

對于GaN?HEMTs的襯底，考慮到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的需要，襯底材料的制備要求簡潔，成本不宜很高。襯底尺寸一般不小于2英寸。目前GaN?HEMT通常選擇Si、SiC或藍(lán)寶石作為襯底。其中SiC、藍(lán)寶石襯底的成本較高，而且SiC襯底的尺寸不易做大；同時(shí)藍(lán)寶石的導(dǎo)熱性能不是很好(在100℃約為25W／(m·K))。器件在工作時(shí)會產(chǎn)生大量的熱量，若散熱性能不好則器件可能會由于自發(fā)熱而燒壞，且藍(lán)寶石的硬度非常高，但是在LED器件的制作過程中卻需要對它進(jìn)行減薄和切割(從400nm減到100nm左右)，添置完成減薄和切割工藝的設(shè)備又要增加一筆較大的投資，這樣成本會進(jìn)一步提高。單晶Si，是應(yīng)用很廣的半導(dǎo)體材料，作為襯底面積易做大，導(dǎo)熱性好，最重要的是價(jià)格低廉，適用于商業(yè)化生產(chǎn)。所以當(dāng)前在致力研究在Si襯底上生長GaN器件。

GaN?HEMTs的性能優(yōu)劣主要通過器件的耐壓來體現(xiàn)，基于硅襯底的GaN半導(dǎo)體器件，當(dāng)器件漏端施加高壓時(shí)會存在縱向擊穿的問題，從而使器件的耐壓能力不僅受橫向擊穿限制還同時(shí)受到縱向擊穿的限制。為了解決這一問題，本專利提出了一種通過在一種摻雜類型的襯底靠近漏極部位摻雜一種相反導(dǎo)電類型的摻雜的方法，通過增加耗盡區(qū)范圍提高器件耐壓能力。由體電場調(diào)制到表面電場，提高器件縱向耐壓能力的同時(shí)提高橫向耐壓能力，進(jìn)而提高器件的整體耐壓能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置。

本發(fā)明提出了一種III-V族半導(dǎo)體材料的高電子遷移率器件，其描述的特點(diǎn)包括：低的導(dǎo)通阻抗和高的正向耐壓。本發(fā)明提出的半導(dǎo)體裝置，包含了2DEG的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)通電阻和導(dǎo)通損耗的降低。一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置，其特征在于：該半導(dǎo)體裝置包括了第一III-V半導(dǎo)體材料層，第二III-V半導(dǎo)體材料層和三個(gè)端口，其中，第二III-V半導(dǎo)體材料層堆疊在第一III-V半導(dǎo)體材料層上，且2DEG溝道形成于第一III-V半導(dǎo)體材料層。第一端口為源極電極，同第一III-V半導(dǎo)體材料層進(jìn)行歐姆接觸，第二端口為漏極電極，同第一III-V半導(dǎo)體材料層進(jìn)行歐姆接觸。第三端口為柵極電極，同第二III-V半導(dǎo)體材料層進(jìn)行肖特基接觸。

在另一個(gè)方面，一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置，包括一個(gè)襯底，其襯底為P型或N型摻雜的Si半導(dǎo)體材料。

一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置，靠近漏極部分的III族氮化物層通過一種刻蝕方法進(jìn)行刻蝕。

一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置，對襯底靠近漏極的刻蝕過的部位進(jìn)行摻雜，摻雜類型與所述襯底摻雜類型相反。

一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置，襯底摻雜后，進(jìn)行金屬化刻蝕得到電極。

本發(fā)明提出的半導(dǎo)體器件裝置，可能會包含以下一個(gè)或多個(gè)特征，當(dāng)器件承受高壓時(shí)，其襯底耗盡區(qū)范圍增大，縱向耐壓能力增強(qiáng)，體電場調(diào)制到表面電場，橫向耐壓能力也得到提高。

附圖說明

圖1是描述用于制造一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的初步步驟的第一橫截面示意圖。

圖2是描述在圖1所示步驟之后用于制造一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的步驟的第二橫截面示意圖。

圖3是描述在圖2所示步驟之后用于制造一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的步驟的第三橫截面示意圖。

圖4是描述在圖3所示步驟之后用于制造一種提高器件耐壓能力的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)的步驟的第四橫截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。