一種功率器件及其工藝方法技術

一種功率器件，其包括半導體材料層、位于所述半導體材料層上的源極、柵極和漏極、氧化層、鈍化層和漂移區場板，其還包括隔離介質層，所述隔離介質層位于所述半導體層上，處于所述柵極和所述漏極之間，所述氧化層覆蓋所述源極、漏極及除所述柵極和所述隔離介質層外的所述半導體材料層，所述鈍化層覆蓋氧化層及柵極，所述漂移區場板自所述柵極上方的鈍化層延伸至所述隔離介質層，并完全覆蓋所述隔離介質層。本發明專利技術的功率器件通過隔離介質層隔離漂移區場板與半導體材料層，隔離介質層可以選擇隔離介質的組成比例，介質生長厚度等，不受標準工藝的限制，可以大大改善漂移區場板對漂移區電場的調節能力，極大的提高功率器件的耐壓和輸出電流水平。

Power device and process method thereof

A power device, which comprises a semiconductor material layer, the layer of semiconductor material on the source, gate and drain, oxide layer, a passivation layer and a drift region field plate, which also includes the isolation layer, the isolation dielectric layer on the semiconductor layer in the gate, and the the drain, the oxide layer covering the source, drain and removing the semiconductor material layer of the gate electrode and the isolation medium layer, the passivation layer covering the gate oxide layer and the drift region, the field plate from above the gate of the passivation layer extends into the septum from the dielectric layer, and completely covering the isolation layer. The power device of the present invention through the isolation dielectric isolation layer drift region field plate and the semiconductor material layer, isolation layer can choose medium composition isolation medium, medium thickness, without standard technology, can greatly improve the ability to regulate the drift region of the drift region electric field plate, greatly improve the voltage of power devices and the output current level.

【技術實現步驟摘要】
一種功率器件及其工藝方法
本專利技術涉及應用于集成電路芯片的功率器件，尤其是一種高耐壓能力的功率器件及其工藝方法。
技術介紹
隨著無線通信和雷達探測等領域的快速發展，現代電子設備對微波功率器件的工作電壓和功率密度等方面提出更高的要求。因此，現階段的功率器件往往需要追求更高耐壓性能和更快的電子遷移率。而寬禁帶半導體材料不僅能滿足以上兩點，還具備出色的高頻性能和功率品質因子，因而成為高頻大功率器件的首選。傳統的功率器件包括半導體材料層，位于半導體材料層上的源極歐姆接觸，和漏極歐姆接觸，覆蓋所述源極歐姆接觸、所述漏極歐姆接觸和所述半導體材料層的氧化層，氧化層上的半導體柵極，以及覆蓋所述氧化層和所述半導體柵極的鈍化層，穿過氧化層和鈍化層連接至所述源極歐姆接觸和所述漏極歐姆接觸的源極金屬連接和漏極金屬連接，穿過鈍化層連接至柵極的柵極金屬連接。所述源極金屬連接和所述漏極金屬連接于正負電壓，柵極金屬連接連接控制電壓；當加在柵極上的電壓滿足導通條件時，電流通過半導體材料由器件漏極流向器件源極。調節柵極電壓的大小可以調制源漏間電流的大小。相較于傳統的功率器件結構，基于寬禁帶半導體材料的功率器件加入了場板技術。即在柵極與漏極之間的漂移區，增加了一個金屬結構，形成漂移區場板。場板是從電極向外延伸的金屬板結構，可以通過改變其形狀、尺寸等物理參量對場板下的電場分布進行調制，改善器件的耐壓特性。同時，場板結構還能削弱寬禁帶半導體材料對電子的捕獲能力，改善電流坍塌效應。但在現有的工藝技術基礎上形成的場板技術有很大的局限性。因為氧化層和鈍化層皆為標準工藝，改變其厚度會影響整個器件的性能，因此漂移區場板與半導體材料之間的距離被標準工藝所限定，大大限制了其對下方漂移區電場的調制作用。因此，有必要提供一種能夠具有更高的耐壓能力和輸出電流水平的功率器件及其工藝方法。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是提供一種能夠提高耐壓能力和輸出電流水平的功率器件及其工藝方法。為了實現上述目的，本專利技術提供一種功率器件，其包括半導體材料層、位于所述半導體材料層上的源極、柵極和漏極、氧化層、鈍化層和漂移區場板，其還包括隔離介質層，所述隔離介質層位于所述半導體層上，處于所述柵極和所述漏極之間，所述氧化層覆蓋所述源極、漏極及除所述柵極和所述隔離介質層外的所述半導體材料層，所述鈍化層覆蓋氧化層及柵極，所述漂移區場板自所述柵極上方的鈍化層延伸至所述隔離介質層，并完全覆蓋所述隔離介質層。優選的，所述隔離介質層采用分子束外延技術生長。優選的，所述隔離介質層的材料為SiN、Al2O3、SiO2、MgO介質中的一種或多種。優選的，所述離介質層的厚度在以內。優選的，所述半導體材料為寬禁帶半導體材料。優選的，所述柵極為T型金屬結構。上述功率器件的工藝方法，包括如下步驟：a.生長半導體材料層；b.在半導體材料層上兩端制備源極和漏極；c.在柵極和隔離介質層外的區域位置覆蓋氧化層在柵極位置處淀積柵極；d.在柵極和氧化層上覆蓋鈍化層；e.在隔離介質層位置處生長隔離介質層；f.在所述柵極上方的鈍化層上方至所述隔離介質層上方淀積漂移區場板。優選的，所述隔離介質層采用分子束外延技術生長。優選的，生長所述隔離介質層時，控制介質的組成比例。優選的，生長所述隔離介質層時，控制隔離介質層的厚度。與現有技術相比，本專利技術的功率器件通過所述隔離介質層隔離所述漂移區場板與所述半導體材料層，所述隔離介質層可以選擇隔離介質的組成比例，介質生長厚度等，不受標準工藝的限制，可以大大改善漂移區場板對漂移區電場的調節能力，極大的提高功率器件的耐壓和輸出電流水平。附圖說明圖1是本專利技術功率器件的結構示意圖。圖2是制造本專利技術功率器件工藝方法的流程示意圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施方式對本專利技術做進一步詳細說明。如圖1所示，本專利技術的功率器件包括半導體材料層1，源極歐姆接觸2，漏極歐姆接觸3，氧化層4，柵極5，鈍化層6，源極金屬連接7，漏極金屬連接8，柵極金屬連接9，漂移區場板10，隔離介質層11。下面具體介紹各結構之間的位置關系。所述半導體材料層1為基底，所述半導體材料層的半導體材料優選寬禁帶半導體材料，如：金剛石、SiC、GaN等，尤其是GaN最佳。所述源極歐姆接觸2位于所述半導體材料層1上的一端，所述源極金屬連接7位于所述源極歐姆接觸2上，穿過所述氧化層4和所述鈍化層6連接至所述源級歐姆接觸2，所述源極歐姆接觸2和所述源極金屬連接7構成源極。所述漏極歐姆接觸3位于所述半導體材料層1上的另一端，所述漏極金屬連接8位于所述漏極歐姆接觸3上，穿過所述氧化層4和所述鈍化層6連接至所述漏極歐姆接觸3，所述漏極歐姆接觸3和所述漏極金屬連接8構成漏極。所述柵極5位于所述半導體材料層1上，處于所述源極和所述漏極之間，柵極金屬連接9位于所述柵極5上，穿過所述鈍化層6連接至所述柵極5。所述柵極5為T型金屬結構。所述柵極5直接與寬禁帶半導體材料形成肖特基接觸，有利于提高柵極對源漏電流的控制。所述柵極5和所述漏極歐姆接觸3之間的漂移區上生長有隔離介質層11。所述隔離介質層11的材料根據器件特性可以選擇SiN、Al2O3、SiO2、MgO等介質中的一種或多種，所述氧化層4覆蓋于所述源極歐姆接觸2上除源極金屬連接7外的其他區域、所述漏極歐姆接觸3除漏極金屬連接8以為的區域以及除所述柵極5和所述隔離介質層11所在區域的其他區域，即所述源極金屬連接7、所述漏極金屬連接8、所述柵極5和所述隔離介質層11所在區域未被氧化層4覆蓋。鈍化層6覆蓋于所述氧化層4之上，并覆蓋所述柵極5，即所述鈍化層6覆蓋除所述源極金屬連接7、所述漏極金屬連接8、所述柵極金屬連接9和所述隔離介質層11外的其他區域。所述漂移區場板10為金屬結構，自所述柵極5上方的鈍化層6延伸至所述隔離介質層11，并完全覆蓋所述隔離介質層11。所述漂移區場板10與所述半導體材料層1通過所述隔離介質層11隔離。所述隔離介質層11采用分子束外延(MBE)技術生長，可以精確的控制隔離介質的組成比例，介質生長厚度等，介質的生長厚度可以控制在10埃以內。通過對所述隔離介質層11中的介質成分、厚度的精確控制，可以大大改善漂移區場板10對漂移區電場的調節能力，極大的提高功率器件的耐壓和輸出電流水平。如圖2所示，對于上述功率器件優選的工藝方法包括如下步驟：第一步，制備半導體材料層1，生長半導體材料層1，并對半導體材料層1的表面進行平整操作，所述半導體材料優選寬禁帶半導體材料，如：金剛石、SiC、GaN等，尤其是GaN最佳。第二步，制備源極的源極歐姆接觸2和漏極的漏極歐姆接觸3，在半導體材料層1的兩端制備源極歐姆接觸2和漏極歐姆接觸3。第三步，覆蓋氧化層4，氧化層4的覆蓋范圍不包括柵極5區域和隔離介質層11區域。第四步，制備柵極5，在柵極區域淀積柵極金屬，并利用柵極掩膜制成T型結構。第五步，覆蓋鈍化層6，所述鈍化層6的覆蓋區域不包含隔離介質層11所在區域。第六步，制備隔離介質層11，在所述隔離介質層11所在區域通過分子束外延技術生成隔離介質層11，分子束外延技術可以精確控制隔離介質層11的組分和厚度。第七步，制備漂移區場板10，在漂移區場板10處淀積金屬場板。第八步，制備金屬連接(7、8)，通過刻蝕源極、柵本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種功率器件，其包括半導體材料層、位于所述半導體材料層上的源極、柵極和漏極、氧化層、鈍化層和漂移區場板，其特征在于：其還包括隔離介質層，所述隔離介質層位于所述半導體層上，處于所述柵極和所述漏極之間，所述氧化層覆蓋所述源極、漏極及除所述柵極和所述隔離介質層外的所述半導體材料層，所述鈍化層覆蓋氧化層及柵極，所述漂移區場板自所述柵極上方的鈍化層延伸至所述隔離介質層，并完全覆蓋所述隔離介質層。

【技術特征摘要】
1.一種功率器件，其包括半導體材料層、位于所述半導體材料層上的源極、柵極和漏極、氧化層、鈍化層和漂移區場板，其特征在于：其還包括隔離介質層，所述隔離介質層位于所述半導體層上，處于所述柵極和所述漏極之間，所述氧化層覆蓋所述源極、漏極及除所述柵極和所述隔離介質層外的所述半導體材料層，所述鈍化層覆蓋氧化層及柵極，所述漂移區場板自所述柵極上方的鈍化層延伸至所述隔離介質層，并完全覆蓋所述隔離介質層。2.根據權利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述隔離介質層采用分子束外延技術生長。3.根據權利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述隔離介質層的材料為SiN、Al2O3、SiO2、MgO介質中的一種或多種。4.根據權利要求1所述的功率器件，其特征在于：所述離介質層的厚度在以內。5.根據權利要求1...

【專利技術屬性】
技術研發人員：朱明皓，李瑞鋼，
申請(專利權)人：智瑞佳蘇州半導體科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇,32