[发明专利]氮化镓半导体器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体工艺领域，尤其涉及一种氮化镓半导体器件及其制备方法。

背景技术

氮化镓具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场、较高热导率、耐腐蚀以及抗辐射性能等优点，从而可以采用氮化镓制作半导体材料，而得到氮化镓半导体器件。

现有技术中，氮化镓半导体器件的制备方法为：在氮化镓外延层的表面上形成氮化硅层，在氮化硅层上刻蚀出源极接触孔和漏极接触孔，源极接触孔和漏极接触孔内沉积金属，从而形成源极和漏极；再刻蚀氮化硅层以及氮化镓外延层中的氮化铝镓层，形成一个凹槽，在凹槽中沉积金属层，从而形成栅极；然后沉积二氧化硅层以及场板金属层，从而形成氮化镓半导体器件。

然而现有技术中，由于电场密度较大，从而会造成氮化镓半导体器件的漏电以及击穿的问题，进而会损坏氮化镓半导体器件，降低氮化镓半导体器件的可靠性。进一步地，氮化镓功率器件在反复高压测试后，器件的击穿电压会发生漂移，这种不稳定行为与电荷陷阱有关，对器件的可靠性会造成危害，应该被抑制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种氮化镓半导体器件，其特征在于，包括：氮化镓外延层；以及，

设置于所述氮化镓外延层上的介质层，所述介质层的材质为氧化铪；

设置于所述介质层上的源极、漏极和栅极，所述源极、漏极和栅极分别贯穿所述介质层与所述氮化镓外延层连接；所述漏极包括相互连接的第一漏极和第二漏极；

设置于所述源极、漏极和栅极以及所述介质层上的绝缘层，所述绝缘层的材质为二氧化硅；

还包括设置于所述绝缘层上的场板金属层，所述场板金属层贯穿所述绝缘层与所述源极连接。

本发明还提供这种具有倒梯形栅极的氮化镓半导体器件的制备方法，提供一氮化镓外延层，其中，所述氮化镓外延层包括由下而上依次设置的硅衬底层、氮化镓层和氮化铝镓层；

在所述氮化镓外延层表面沉积氧化铪，形成介质层；

P型氮化硅层的获得；在氮化镓外延层表面沉积二氧化硅层，然后在所述二氧化硅层上采用干法刻蚀形成沉积孔作为第二漏极接触孔；在所述沉积孔中沉积P型氮化镓层，去除所述二氧化硅层，得到形成在氮化镓外延层上的P型氮化镓层；

源极接触孔，第一漏极接触孔的获得：刻蚀所述介质层，以形成相互独立的源极接触孔和第一漏极接触孔，所述源极接触孔、所述第一漏极接触孔贯穿所述介质层到达所述氮化铝镓层；

在所述源极接触孔和所述第一漏极接触孔内、以及所述P型氮化硅层上、所述介质层的表面上，沉积第一金属，以获得源极、第一漏极、第二漏极；

对所述第一金属进行光刻和刻蚀，形成欧姆接触电极窗口；此时获得第一组件；

对所述第一组件进行高温退火处理，以使得容置在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内的所述第一金属形成合金并与所述氮化铝镓层进行反应；

栅极接触孔的获得：通过所述欧姆接触电极窗口，对所述介质层和所述氮化铝镓层进行干法刻蚀，形成栅极接触孔，其中，所述栅极接触孔的底部与所述氮化铝镓层的底部之间具有预设距离；

在所述栅极接触孔和所述栅极接触孔的外边缘沉积第二金属件，以获得栅极，此时获得第二组件；

在所述第二组件的表面沉积一层绝缘层；

在所述绝缘层上进行干法刻蚀，以形成开孔，所述开孔与所述源极接触孔对应；

在所述开孔以及所述绝缘层上沉积场板金属层，所述场板金属层的投影至少覆盖所述开孔、以及从所述源极接触孔至所述栅极接触孔之间的区域。

有益效果：

本发明通过在氮化镓外延层的表面的介质层应用了多种新颖材料，还通过沉积第一金属在进行高温退火处理，以通过相互接触的刻蚀后的第一金属与氮化铝镓层进行反应之后形成合金，以降低刻蚀后的第一金属与氮化铝镓层的接触电阻；

本实施例引入了第一漏极、第二漏极的结构，即在第一漏极旁边引入一个额外的p-GaN区(第二漏极)，p-GaN区与漏极相连。在关态时，从p-GaN区注入的空穴有效地释放了陷阱中的电子，从而完全消除了电流崩塌效应。

附图说明

图1a为本发明另一实施例的氮化镓半导体器件的结构示意图。

图1b为本发明另一实施例的氮化镓半导体器件的制备流程示意图。

图2a为本发明又一实施例的氮化镓半导体器件的结构示意图。

图2b为本发明又一实施例的氮化镓半导体器件的制备流程示意图。

图3a为本发明另一实施例的氮化镓半导体器件的结构示意图。