[發(fā)明專利]一種具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810790140.1
• 申請(qǐng)日: 2018-07-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109037327A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃火林;孫仲豪;李飛雨;曹亞慶;陶鵬程
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06
• 代理公司: 大連智高專利事務(wù)所(特殊普通合伙) 21235
• 代理人: 李猛

1.一種具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件，其特征在于，在半導(dǎo)體襯底上依次生長(zhǎng)材料緩沖層、本征GaN層和AlGaN勢(shì)壘層，所述本征GaN層中埋入局部電流阻擋層，保留縱向?qū)娏鳒系来翱冢鯝lGaN勢(shì)壘層上設(shè)置有漏電極和柵電極，在柵電極一側(cè)，所述AlGaN勢(shì)壘層與所述本征GaN層形成臺(tái)階，所述本征GaN層臺(tái)階上設(shè)置有源電極，所述柵電極和源電極之間用介質(zhì)層隔開(kāi)。

2.如權(quán)利要求1所述的具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件，其特征在于，所述電流阻擋層采用p-GaN材料；或者離子注入后的高阻GaN；或者高阻材料，所述高阻材料為AlN或者Al₂O₃或者Si₃N₄；或者p-GaN和高阻材料的復(fù)合結(jié)構(gòu)。

3.如權(quán)利要求2所述的具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件，其特征在于，所述p-GaN電流阻擋層距離AlGaN/GaN異質(zhì)結(jié)界面100～500nm。

4.如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件，其特征在于，所述AlGaN勢(shì)壘層與所述本征GaN層之間形成的臺(tái)階高度為100～500nm。

5.如權(quán)利要求4所述的具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件，其特征在于，所述柵電極的形狀為“Z”或者“L”型。

6.如權(quán)利要求2所述的具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件，其特征在于，所述AlGaN勢(shì)壘層與所述本征GaN層之間形成的臺(tái)階側(cè)壁與所述p-GaN電流阻擋層之間的水平距離為50～500nm。

7.一種具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件制備方法，其特征在于，步驟如下：

S1、采用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積法或者分子束外延半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)方法在半導(dǎo)體襯底上依次生長(zhǎng)材料緩沖層、本征GaN層和p-GaN層；

S2、利用半導(dǎo)體光刻工藝定義出電流阻擋層所需區(qū)域，通過(guò)基于Cl基氣體的等離子體刻蝕工藝，將p-GaN余下部分徹底挖去，形成電流阻擋層；

S3、通過(guò)半導(dǎo)體材料生長(zhǎng)方法，在刻蝕過(guò)的樣品上生長(zhǎng)本征溝道層以及AlGaN勢(shì)壘層；

S4、通過(guò)半導(dǎo)體光刻工藝以及半導(dǎo)體刻蝕工藝制作出器件所需的臺(tái)面；

S5、通過(guò)半導(dǎo)體光刻工藝以及半導(dǎo)體刻蝕工藝制作出柵極區(qū)域所需的淺臺(tái)階，淺臺(tái)階刻蝕深度小于臺(tái)面刻蝕深度；

S6、通過(guò)半導(dǎo)體光刻工藝定義出源、漏極所需區(qū)域，并通過(guò)金屬沉積方法沉積器件的源、漏極金屬，將剝離后的樣品通過(guò)高溫退火，使復(fù)合金屬結(jié)構(gòu)變?yōu)楹辖穑?/p>

S7、采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)的氣相沉積法、低壓力化學(xué)氣相沉積法或者原子層沉積法沉積柵介質(zhì)層，再通過(guò)半導(dǎo)體光刻工藝定義出柵極所需區(qū)域，通過(guò)金屬沉積方法沉積器件的柵極金屬；

S8、在器件表面沉積氧化物鈍化層，然后采用半導(dǎo)體光刻工藝定義出源極、柵極和漏極所需的開(kāi)口區(qū)域，再用半導(dǎo)體刻蝕工藝將定義區(qū)域的氧化層除去，漏出電極合金，引出引線，完成電極制作。

8.如權(quán)利要求7所述的具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件制備方法，其特征在于，步驟S1中，p-GaN層的形成采用注入摻雜法或者調(diào)制摻雜法。

9.如權(quán)利要求7所述的具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件制備方法，其特征在于，步驟S6和S7中，所述金屬沉積方法采用磁控濺射法、電子束蒸發(fā)法、熱蒸發(fā)或者噴涂法。

10.如權(quán)利要求7所述的具有局部電流阻擋層的縱向柵極結(jié)構(gòu)功率器件制備方法，其特征在于，步驟S8中，所述半導(dǎo)體刻蝕工藝采用以F基氣體為主要刻蝕氣體的ICP刻蝕工藝，或者反應(yīng)離子刻蝕工藝，或者包含HCl或HF的濕法腐蝕法。