[發明專利]氮化鎵基功率開關器件及其制作方法

在審

• 申請號: 201611260109.4
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106601798A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 康玄武;劉新宇;黃森;王鑫華;魏珂
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/732
• 分類號: H01L29/732;H01L21/02;H01L21/331
• 代理公司: 北京匯澤知識產權代理有限公司11228
• 代理人: 張瑾

技術領域

本發明涉及半導體器件技術領域，尤其涉及一種氮化鎵基功率開關器件及其制作方法。

背景技術

隨著人們對半導體器件要求的提高，氮化鎵基功率開關器件以其獨特的能帶特點和優異的電學、光學性質受到了越來越多的關注，而提高擊穿電壓和降低泄漏電流一直是功率開關器件面臨的重要挑戰。對于硅基功率開關器件或碳化硅基功率開關器件來說，良好的場環設計可以提高功率開關器件的擊穿電壓并降低泄漏電流，考慮到雜質的有效激活率，場環設計需依靠離子注入來實現P型摻雜。但對于氮化鎵基功率開關器件來說，尚未存在場環設計，原因之一是采用離子注入方式容易導致氮化鎵基功率開關器件的雜質有效激活率低，離子注入后必須用退火技術提高雜質的有效激活率。

在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在如下技術問題：氮化鎵基功率開關器件的場環設計難以依靠離子注入的方式實現P型摻雜。

發明內容

本發明提供的氮化鎵基功率開關器件及其制作方法，采用外延法替代離子注入法來形成氮化鎵基功率開關器件中的P型摻雜結構，雜質有效激活率高，避免了依靠退火技術來提高離子注入中雜質有效激活率的問題，降低了工藝實現的難度。

第一方面，本發明提供一種氮化鎵基功率開關器件的制作方法，包括：

在輕摻雜N型氮化鎵外延片上方生長P型氮化鎵外延層；

對所述P型氮化鎵外延層和所述輕摻雜N型氮化鎵外延片進行刻蝕，以形成貫穿于所述P型氮化鎵外延層或貫穿于所述P型氮化鎵外延層并伸入所述輕摻雜N型氮化鎵外延片中的場環結構；

在含有所述場環結構的P型氮化鎵外延層上方生長輕摻雜N型氮化鎵外延層；

其中，所述場環結構包括至少一個槽形結構。

可選地，所述在輕摻雜N型氮化鎵外延片上方生長P型氮化鎵外延層包括：

利用金屬有機化合物化學氣相沉積法、分子束外延法或者氫化物氣相外延法在所述輕摻雜N型氮化鎵外延片上方生長所述P型氮化鎵外延層。

可選地，在所述對所述P型氮化鎵外延層和所述輕摻雜N型氮化鎵外延片進行刻蝕之前，還包括：

在所述P型氮化鎵外延層的表面覆蓋阻擋層。

可選地，所述P型氮化鎵外延層的厚度小于所述輕摻雜N型氮化鎵外延片的厚度。

可選地，所述阻擋層為氧化硅或者氮化硅。

第二方面，本發明提供一種氮化鎵基功率開關器件，包括：輕摻雜N型氮化鎵外延片、所述輕摻雜N型氮化鎵外延片上方生長出的P型氮化鎵外延層、所述P型氮化鎵外延層上方生長出的輕摻雜N型氮化鎵外延層以及貫穿于所述P型氮化鎵外延層或貫穿于所述P型氮化鎵外延層并伸入所述輕摻雜N型氮化鎵外延片中的場環結構，其中，所述場環結構包括至少一個槽形結構。

可選地，所述輕摻雜N型氮化鎵外延片上方生長出的P型氮化鎵外延層是利用金屬有機化合物化學氣相沉積法、分子束外延法或者氫化物氣相外延法形成的。

可選地，所述P型氮化鎵外延層的表面覆蓋有阻擋層。

可選地，所述P型氮化鎵外延層的厚度小于所述輕摻雜N型氮化鎵外延片的厚度。

可選地，所述阻擋層為氧化硅或者氮化硅。

本發明實施例提供的氮化鎵基功率開關器件及其制作方法，在輕摻雜N型氮化鎵外延片上方生長P型氮化鎵外延層；對所述P型氮化鎵外延層和所述輕摻雜N型氮化鎵外延片進行刻蝕，以形成貫穿于所述P型氮化鎵外延層或貫穿于所述P型氮化鎵外延層并伸入所述輕摻雜N型氮化鎵外延片中的場環結構；在含有所述場環結構的P型氮化鎵外延層上方生長輕摻雜N型氮化鎵外延層；其中，所述場環結構包括至少一個槽形結構。與現有技術相比，本發明通過采用外延法替代離子注入法來形成氮化鎵基功率開關器件中的P型摻雜結構，雜質有效激活率高，避免了依靠退火技術來提高離子注入中雜質有效激活率的問題，降低了工藝實現的難度。

附圖說明

圖1為本發明一實施例氮化鎵基功率開關器件的制作方法的流程圖；

圖2為本發明另一實施例氮化鎵基功率開關器件的制作方法的流程圖；

圖3為本發明一實施例氮化鎵基功率開關器件的結構示意圖；

圖4為本發明另一實施例氮化鎵基功率開關器件的結構示意圖。

具體實施方式