【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，尤其涉及具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、氧化鎵(ga2o3)材料可為功率器件帶來顯著的性能提升，如：約8mv/cm的超高臨界擊穿場強可極大的提升功率器件的擊穿電壓、約4.8ev的超寬禁帶可提升功率器件在高溫、強輻射等極端環(huán)境下的可靠性、熔體法生長的襯底材料可降低功率器件的材料成本。然而，由于氧化鎵材料暫無有效的p型摻雜方案，致使現(xiàn)階段氧化鎵基功率器件無法采用硅(si)基和sic基功率器件中成熟的終端技術(shù)來提升器件擊穿電壓。此外，氧化鎵材料超高臨界擊穿場強和較大的介電常數(shù)(k)也會導(dǎo)致器件的介質(zhì)層中產(chǎn)生極高電場，從而出現(xiàn)介質(zhì)層提前擊穿的現(xiàn)象，限制了器件擊穿電壓的優(yōu)化。因此，基于氧化鎵獨特的材料特性，開發(fā)適合氧化鎵基功率器件的終端技術(shù)及制備工藝對提升器件性能具有重要意義。
2、因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、基于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本專利技術(shù)的目的在于提供具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件及其制備方法，旨在提供適用于氧化鎵基功率器件的終端結(jié)構(gòu)以使得氧化鎵基功率器件具有較高的擊穿電壓。
2、本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下：
3、本專利技術(shù)的第一方面，提供一種具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其中，所述具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件包括從下至上依次層疊設(shè)置的第一電極層、氧化鎵襯底和氧化鎵外延層；
4、所述具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件還
5、第一介質(zhì)層，位于所述氧化鎵外延層的表面上；
6、p型半導(dǎo)體層，連續(xù)位于所述氧化鎵外延層的表面上和所述第一介質(zhì)層的部分表面上，所述p型半導(dǎo)體層位于所述第一介質(zhì)層部分表面上的部分即為第一場板；
7、p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)，位于所述第一介質(zhì)層的表面上且與所述第一場板間隔設(shè)置；
8、第二介質(zhì)層，連續(xù)位于所述第一介質(zhì)層的表面上、所述p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)的表面上以及所述第一場板的部分表面上；
9、第二電極層，連續(xù)位于所述p型半導(dǎo)體層的表面上和所述第二介質(zhì)層的部分表面上，所述第二電極層位于所述第二介質(zhì)層部分表面上的部分即為第二場板。
10、可選地，所述氧化鎵襯底的厚度為50～650μm；
11、所述氧化鎵襯底為高摻雜n型氧化鎵襯底，摻雜濃度為1018～1020cm-3；
12、所述氧化鎵外延層的厚度為2～20μm；
13、所述氧化鎵外延層為低摻雜n型氧化鎵外延層，摻雜濃度為1015～1017cm-3。
14、可選地，所述第一介質(zhì)層的厚度為100nm～1μm；所述第一介質(zhì)層的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化鋁和二氧化鉿中的至少一種；
15、所述第二介質(zhì)層的厚度為300nm～2μm；所述第二介質(zhì)層的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化鋁和二氧化鉿中的至少一種。
16、可選地，所述第一電極層的材料包括ti、ni、ag和au中的至少一種；
17、所述第二電極層的材料包括ni、mo、w、pt、ptox、al、au和ag中的至少一種。
18、可選地，所述p型半導(dǎo)體層的厚度為100～600nm；所述p型半導(dǎo)體層包括p型nio、p型cu2o、p型氧化鎵和p型金剛石中的至少一種；
19、所述p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)的厚度為100～600nm；所述p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)包括p型nio、p型cu2o、p型氧化鎵和p型金剛石中的至少一種。
20、可選地，所述第一場板與所述p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)之間的間距為2～10μm。
21、可選地，當(dāng)在水平面的第一方向上，p型半導(dǎo)體層的寬度與第一介質(zhì)層的寬度和p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)的寬度相同時，則在所述水平面上與所述第一方向垂直的方向上：
22、第一場板的寬度為3～20μm；
23、p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)的寬度為3～10μm。
24、可選地，所述第二電極層在所述氧化鎵外延層上的投影覆蓋所述p型半導(dǎo)體層在所述氧化鎵外延層上的投影；或，所述第二電極層在所述氧化鎵外延層上的投影與所述p型半導(dǎo)體層在所述氧化鎵外延層上的投影重合。
25、可選地，所述第二場板遠(yuǎn)離所述第一場板的一端在所述氧化鎵外延層上的投影位于所述p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)在所述氧化鎵外延層上的投影中；
26、所述具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件還包括：
27、鈍化層，所述鈍化層連續(xù)位于在所述第二介質(zhì)層的表面上和所述第二電極層的部分表面上。
28、本專利技術(shù)的第二方面，提供一種本專利技術(shù)如上所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件的制備方法，其中，包括如下步驟：
29、提供氧化鎵襯底；
30、在所述氧化鎵襯底的表面上形成氧化鎵外延層；
31、在所述氧化鎵外延層的表面上形成第一介質(zhì)層；
32、在所述氧化鎵外延層的表面上和所述第一介質(zhì)層的部分表面上形成p型半導(dǎo)體層，所述p型半導(dǎo)體層位于所述第一介質(zhì)層部分表面上的部分即為第一場板；
33、在所述第一介質(zhì)層的表面上形成與所述第一場板間隔設(shè)置的p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)；
34、在所述第一介質(zhì)層的表面上、p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)的表面上以及第一場板的部分表面上形成第二介質(zhì)層；
35、在所述p型半導(dǎo)體層的表面上和所述第二介質(zhì)層的部分表面上形成第二電極層，所述第二電極層位于所述第二介質(zhì)層部分表面上的部分即為第二場板；
36、在所述氧化鎵襯底背離所述氧化鎵外延層的一側(cè)形成第一電極層，得到所述具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件。
37、有益效果：本專利技術(shù)在氧化鎵基功率器件中引入了雙層場板結(jié)構(gòu)，通過將p型半導(dǎo)體層延伸至第一介質(zhì)層的表面上，形成第一場板結(jié)構(gòu)以抑制p型半導(dǎo)體層與氧化鎵外延層界面邊緣處電場集中現(xiàn)象，降低電場峰值。通過將第二電極層延伸至第二介質(zhì)層的表面，形成第二場板結(jié)構(gòu)，可以抑制第一場板結(jié)構(gòu)邊緣下方第一介質(zhì)層以及氧化鎵外延層表面電場集中。因此，雙層場板結(jié)構(gòu)能夠優(yōu)化終端電場分布，降低電場峰值，提升器件擊穿電壓。進(jìn)一步，通過引入p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)結(jié)構(gòu)，可以有效降低介質(zhì)層內(nèi)的電場峰值，抑制介質(zhì)層提前擊穿現(xiàn)象的發(fā)生，進(jìn)一步提升器件擊穿電壓。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件包括從下至上依次層疊設(shè)置的第一電極層、氧化鎵襯底和氧化鎵外延層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述氧化鎵襯底的厚度為50～650μm；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述第一介質(zhì)層的厚度為100nm～1μm；所述第一介質(zhì)層的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化鋁和二氧化鉿中的至少一種；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述第一電極層的材料包括Ti、Ni、Ag和Au中的至少一種；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述p型半導(dǎo)體層的厚度為100～600nm；所述p型半導(dǎo)體層包括p型NiO、p型Cu2O、p型氧化鎵和p型金剛石中的至少一種；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述第一場板與所述p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)之間的
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，當(dāng)在水平面的第一方向上，p型半導(dǎo)體層的寬度與第一介質(zhì)層的寬度和p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)的寬度相同時，則在所述水平面上與所述第一方向垂直的方向上：
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述第二電極層在所述氧化鎵外延層上的投影覆蓋所述p型半導(dǎo)體層在所述氧化鎵外延層上的投影；或，所述第二電極層在所述氧化鎵外延層上的投影與所述p型半導(dǎo)體層在所述氧化鎵外延層上的投影重合。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的具有介電層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述第二場板遠(yuǎn)離所述第一場板的一端在所述氧化鎵外延層上的投影位于所述p型半導(dǎo)體屏蔽環(huán)在所述氧化鎵外延層上的投影中；
10.一種權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件包括從下至上依次層疊設(shè)置的第一電極層、氧化鎵襯底和氧化鎵外延層；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述氧化鎵襯底的厚度為50～650μm；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述第一介質(zhì)層的厚度為100nm～1μm；所述第一介質(zhì)層的材料包括氧化硅、氮化硅、氧化鋁和二氧化鉿中的至少一種；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述第一電極層的材料包括ti、ni、ag和au中的至少一種；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場屏蔽環(huán)的氧化鎵基功率器件，其特征在于，所述p型半導(dǎo)體層的厚度為100～600nm；所述p型半導(dǎo)體層包括p型nio、p型cu2o、p型氧化鎵和p型金剛石中的至少一種；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有介質(zhì)層電場...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：齊紅基，陳端陽，田卡，
申請(專利權(quán))人：杭州富加鎵業(yè)科技有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
還沒有人留言評論。發(fā)表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。