[发明专利]氮化镓半导体功率器件及其制备方法

说明书

本发明涉及半导体材料技术领域，提供一种氮化镓半导体功率器件包括：氮化镓外延层；以及，设置于所述氮化镓外延层上的复合介质层；设置于所述复合介质层上的源极、漏极和栅极，所述源极、漏极和栅极分别贯穿所述复合介质层与所述氮化镓外延层连接；设置于所述源极、漏极和栅极以及所述复合介质层上的绝缘层，所述绝缘层的材质为二氧化硅。本发明的氮化镓半导体功率器件不易出现击穿氮化铝镓层的现象，进而避免了出现功率器件的漏电以及击穿的问题，增强了功率器件的可靠性。

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功率器件及其制备方法。

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，从而会造成功率器件的漏电以及击穿的问题，降低功率器件的可靠性。人们希望减少电场强度、进一步改善氮化镓功率器件的耐压性能。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种氮化镓半导体功率器件，包括：氮化镓外延层，所述氮化镓外延层包括硅衬底，以及设置于所述硅衬底表面的氮化镓层、设置于所述氮化镓层表面的氮化铝镓层；以及，

设置于所述氮化镓外延层上的复合介质层，所述复合介质层材质为氮化硅和等离子体增强正硅酸乙脂；

设置于所述复合介质层上的源极、漏极和栅极，所述源极、漏极和栅极分别贯穿所述复合介质层与所述氮化镓外延层连接；所述栅极包括并列相连的两个部分：较短的为增强型第一栅部、较长的为耗尽型第二栅部，所述第一栅部与所述氮化铝镓层表面连接，所述第二栅部伸入所述氮化铝镓层中；所述第一栅部的宽度不小于第二栅部的宽度；所述第二栅部底端到所述氮化铝镓层底部的距离为整个所述氮化铝镓层的一半；

设置于所述源极、漏极和栅极以及所述复合介质层上的绝缘层，所述绝缘层的材质为二氧化硅，绝缘层上设有开孔，所述栅极具有凸出于复合介质层的凸出部，所述开孔的宽度小于所述凸出部的宽度；

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；

还包括设置在所述复合介质层上的若干个浮空场板，所述浮空场板贯穿所述复合介质层与所述氮化镓外延层连接，所述浮空场板独立设置于所述源极、漏极之间并呈现环状；

其中，所述绝缘层的厚度为5000埃，所述场板金属层的厚度为10000埃。

在本发明一实施例中，所述复合介质层的厚度为2000埃。

在本发明一实施例中，每个所述浮空场板的高度为0.25～6微米。

本发明还提供这种氮化镓半导体功率器件的制备方法，包括：

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氮化硅和等离子体增强正硅酸乙脂，形成复合介质层；

漏极接触孔的获得：刻蚀所述复合介质层以形成漏极接触孔，所述漏极接触孔贯穿所述复合介质层到达所述氮化铝镓层；在所述漏极接触孔内、以及所述复合介质层的表面上，沉积第一金属，以获得漏极；