[發(fā)明專利]氮化物功率器件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010786618.0
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111883578A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉成;田野;何俊蕾;趙杰;郭德霄;劉洋;葉念慈
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門市三安集成電路有限公司
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/778;H01L21/335
• 代理公司: 北京超成律師事務(wù)所 11646
• 代理人: 王文賓

本發(fā)明提供一種氮化物功率器件及其制備方法，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。氮化物功率器件，包括：襯底，以及依次形成于襯底上的溝道層和勢壘層，勢壘層上局部形成有P型氮化物層，P型氮化物層上設(shè)有柵極，勢壘層上設(shè)有源極和漏極，源極和漏極分別位于P型氮化物層的相對兩側(cè)，且分別與P型氮化物層間隔設(shè)置，溝道層內(nèi)形成有離子注入?yún)^(qū)，且離子注入?yún)^(qū)位于P型氮化物層與漏極之間的間隔區(qū)域在溝道層上的正投影內(nèi)，離子注入?yún)^(qū)內(nèi)注入有負離子。本發(fā)明的目的在于提供一種氮化物功率器件及其制備方法，該氮化物功率器件具有較高擊穿電壓的同時，能夠避免引入表面缺陷以及引入寄生電容，從而具有良好的動態(tài)特性和功率增益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種氮化物功率器件及其制備方法。

背景技術(shù)

高電子遷移率晶體管(High-Electron-Mobility Transistors，HEMT)具有二維電子氣(2DEG)密度高，電子遷移率高和擊穿電場強度高等特點，適合作為下一代高頻高壓功率開關(guān)。在硅基氮化物高電子遷移率晶體管(HEMT)用作功率開關(guān)時，其擊穿電壓(BV)是一個關(guān)鍵參數(shù)。

由于PN結(jié)或肖特基結(jié)在終端處的最大電場大于體內(nèi)電場，這個峰值電場強度決定了器件的擊穿電壓，因此，提高器件的擊穿電壓主要是從降低結(jié)終端位置的電場強度入手。目前主要通過結(jié)終端技術(shù)調(diào)節(jié)器件溝道特別是柵極漏側(cè)邊緣的電場分布，降低該處電場峰值，提高器件的擊穿電壓。最常用的終端技術(shù)為金屬場板技術(shù)。根據(jù)場板與柵極或源極相連，可分為柵場板和源場板。以柵場板技術(shù)為例，柵場板通過擴展柵極漏側(cè)邊緣的耗盡區(qū)從而降低柵極漏側(cè)邊緣的峰值電場。但是這種方法會在柵漏之間引入寄生電容，寄生電容的存在會對器件的功率增益存在不良影響。另一種終端技術(shù)是通過選擇性刻蝕源極和漏極之間的勢壘層，在柵極和漏極之間形成溝槽，減小非柵區(qū)域的二維電子氣濃度，使耗盡區(qū)橫向擴展，調(diào)節(jié)器件柵極漏側(cè)邊緣的電場分布，降低該區(qū)域峰值電場強度，從而提高器件擊穿電壓。這種方式雖然能夠避免引入寄生電容，但刻蝕溝槽會在刻蝕表面處引入大量缺陷，使器件動態(tài)特性變差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種氮化物功率器件及其制備方法，該氮化物功率器件具有較高擊穿電壓的同時，能夠避免引入表面缺陷以及引入寄生電容，從而具有良好的動態(tài)特性和功率增益。

本發(fā)明的實施例是這樣實現(xiàn)的：

本發(fā)明實施例的一方面，提供一種氮化物功率器件，包括：襯底，以及依次形成于襯底上的溝道層和勢壘層，勢壘層上局部形成有P型氮化物層，P型氮化物層上設(shè)有柵極，勢壘層上設(shè)有源極和漏極，源極和漏極分別位于P型氮化物層的相對兩側(cè)，且分別與P型氮化物層間隔設(shè)置，溝道層內(nèi)形成有離子注入?yún)^(qū)，且離子注入?yún)^(qū)位于P型氮化物層與漏極之間的間隔區(qū)域在溝道層上的正投影內(nèi)，離子注入?yún)^(qū)內(nèi)注入有負離子。

可選地，離子注入?yún)^(qū)的長度滿足以下關(guān)系：

0＜L≤L_gd/2，其中，L為離子注入?yún)^(qū)的長度，L_gd為P型氮化物層與漏極之間的間隔距離。

可選地，離子注入?yún)^(qū)還位于P型氮化物層在溝道層上的正投影內(nèi)。

可選地，離子注入?yún)^(qū)的長度滿足以下關(guān)系：

0＜L≤L_gd/2+L_g，其中，L為離子注入?yún)^(qū)的長度，L_gd為P型氮化物層與漏極之間的間隔距離，L_g為P型氮化物層的寬度。

可選地，所述離子注入?yún)^(qū)的厚度滿足以下關(guān)系：

0TT₀-T₁；0＜T₁＜T₀，其中，T為所述離子注入?yún)^(qū)的厚度，T₀為所述溝道層的厚度，T₁為所述離子注入?yún)^(qū)的頂部與所述溝道層的頂部間的距離。