[發明專利]介質調制復合交疊柵功率器件

有效

• 申請號: 201410658234.5
• 申請日: 2014-11-18
• 公開（公告）號: CN104393048A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 毛維;葛安奎;郝躍;邊照科;石朋毫;張進成;馬曉華;張金風;楊林安;曹艷榮
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種介質調制復合交疊柵功率器件，自下而上包括：襯底(1)、過渡層(2)、勢壘層(3)、絕緣介質層(7)、鈍化層(8)和保護層(13)，勢壘層(3)的上面淀積有源極(4)與漏極(5)，勢壘層(3)的側面刻有臺面(6)，且臺面的深度大于勢壘層的厚度，其特征在于，在源極(4)與漏極(5)之間的鈍化層內刻有柵槽(9)與凹槽(10)，其中柵槽(9)靠近源極，凹槽(10)靠近漏極，且柵槽的深度等于鈍化層的厚度，柵槽(9)內、柵槽與漏極之間的鈍化層(8)上部及高介電常數介質(11)上部淀積有交疊柵(12)，在凹槽(10)內完全填充有高介電常數介質(11)，該交疊柵(12)與高介電常數介質(11)構成復合交疊柵。

2.根據權利要求1所述的介質調制復合交疊柵功率器件，其特征在于凹槽(10)的深度s為0.26～9.7μm，寬度b為0.59～8.1μm；凹槽(10)底部與絕緣介質層(7)之間的距離d為0.083～0.78μm；絕緣介質層的厚度e為2～63nm。

3.根據權利要求1所述的介質調制復合交疊柵功率器件，其特征在于鈍化層的相對介電常數ε₂和高介電常數介質的相對介電常數ε₃的取值范圍為1.5～2000，且ε₂<ε₃。

4.根據權利要求1所述的介質調制復合交疊柵功率器件，其特征在于凹槽靠近柵槽一側邊緣與柵槽靠近漏極一側邊緣之間的距離a為s×(d+e×ε₂/ε₁+s×ε₂/ε₃)^0.5，其中s為凹槽深度，d為凹槽底部與絕緣介質層之間的距離，e為絕緣介質層厚度，ε₁為絕緣介質層的相對介電常數，ε₂為鈍化層的相對介電常數，ε₃為高介電常數介質的相對介電常數；凹槽靠近漏極一側邊緣與交疊柵靠近漏極一側邊緣之間的距離c為0.8～9.9μm。

5.根據權利要求1所述的介質調制復合交疊柵功率器件，其特征在于襯底(1)采用藍寶石或碳化硅或硅材料。

6.一種制作介質調制復合交疊柵功率器件的方法，包括如下過程：

1)在襯底(1)上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成過渡層(2)；

2)在過渡層上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成勢壘層(3)；

3)在勢壘層(3)上第一次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層(3)的兩端淀積金屬，再在N₂氣氛中進行快速熱退火，分別制作源極(4)與漏極(5)；

4)在勢壘層(3)上第二次制作掩膜，利用該掩膜在源極(4)左側與漏極(5)右側的勢壘層(3)上進行刻蝕，且刻蝕區深度大于勢壘層(3)厚度，形成臺面(6)；

5)分別在源極(4)上部、漏極(5)上部以及源極(4)與漏極(5)之間的勢壘層(3)上部淀積厚度e為2～63nm的絕緣介質層(7)；

6)在絕緣介質層(7)上部淀積絕緣介質材料，以制作鈍化層(8)；

7)在鈍化層(8)上第三次制作掩膜，利用該掩膜在源極(4)與漏極(5)之間的鈍化層(8)內進行刻蝕，且刻蝕至絕緣介質層(7)的上表面為止，以制作柵槽(9)；

8)在鈍化層(8)上第四次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽(9)與漏極(5)之間的鈍化層(8)內進行刻蝕，以制作深度s為0.26～9.7μm，寬度b為0.59～8.1μm的凹槽(10)，凹槽底部與絕緣介質層之間的距離d為0.083～0.78μm，該凹槽(10)靠近柵槽一側邊緣與柵槽靠近漏極一側邊緣之間的距離a為s×(d+e×ε₂/ε₁+s×ε₂/ε₃)^0.5，其中s為凹槽的深度，d為凹槽底部與絕緣介質層之間的距離，e為絕緣介質層厚度，ε₁為絕緣介質層的相對介電常數，ε₂為鈍化層的相對介電常數，ε₃為高介電常數介質的相對介電常數；

9)在鈍化層(8)上第五次制作掩膜，利用該掩膜在凹槽(10)內淀積高介電常數介質(11)，所淀積的高介電常數介質要完全填充凹槽；

10)在鈍化層(8)上第六次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽(9)內、柵槽與漏極之間的鈍化層(8)上及高介電常數介質(11)上部淀積厚度為0.3～2μm的金屬，以制作交疊柵(12)，凹槽靠近漏極一側邊緣與交疊柵靠近漏極一側邊緣之間的距離c為0.8～9.9μm，交疊柵與高介電常數介質構成復合交疊柵；

11)在交疊柵(12)上部和鈍化層(8)的其它區域上部淀積絕緣介質材料，形成保護層(13)，完成整個器件的制作。