[发明专利]氮化物器件及其制备方法

说明书

一种氮化物器件及其制备方法，涉及半导体器件技术领域。该制备方法包括：提供外延结构；通过离子注入在外延结构上形成第一有源区、第二有源区和无源区；通过光刻工艺在第二有源区形成露出外延结构的介质层的第一窗口；通过第一窗口离子注入以在第二有源区内形成N型区；通过光刻工艺在第二有源区形成露出介质层的第二窗口；通过第二窗口在N型区内形成P型区，P型区和N型区串联形成PN结二极管结构；在第一有源区形成源极、栅极和漏极，在无源区形成源极焊盘、栅极焊盘和漏极焊盘；其中，PN结二极管结构的阳极与源极焊盘接触连接、阴极与栅极焊盘接触连接。该制备方法能够提高器件的栅极和源极之间的反向电压的耐受等级。

技术领域

本公开涉及半导体器件技术领域，具体而言，涉及一种氮化物器件及其制备方法。

背景技术

静电放电(Electro-Staticdischarge，ESD)是集成电路芯片与外部物体之间的电荷释放和转移现象。当芯片的外部环境或者芯片内部累积一定量的静电荷时，其通过芯片的管脚流入或流出芯片内部时，瞬间产生的电流(峰值可达数安培)或电压，就会损坏集成电路，使芯片功能失效。随着半导体行业的发展，特征尺寸的进一步缩小，元件密度越来越大，电子元器件遭受静电损伤的可能性也越来越大，为了尽量避免静电对集成电路的损坏，静电释放防护设计在提高产品的可靠性和良率方面就显得非常重要。

尤其对于氮化物射频器件而言，因其采用的SiC衬底为高绝缘型衬底，所以在工艺过程中产生的静电无法快速耗散掉；同时，通过ESD-HBM测试发现，氮化物射频器件所能承受的栅源反向电压的等级最低。因此，如何提高氮化物射频器件的栅源反向电压的耐受等级，以提高器件的ESD防护能力成为了目前亟待解决的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化物器件及其制备方法，其能够提高器件的栅极和源极之间的反向电压的耐受等级，从而提高器件的ESD防护能力。

本公开的实施例是这样实现的：

本公开的一方面，提供一种氮化物器件的制备方法，该氮化物器件的制备方法包括：提供外延结构，外延结构包括衬底和依次形成于衬底上的缓冲层、沟道层、势垒层和介质层；通过离子注入在外延结构上形成第一有源区、第二有源区和位于第一有源区和第二有源区之外的无源区，其中，无源区具有源极焊盘区域和栅极焊盘区域，第二有源区位于源极焊盘区域和栅极焊盘区域之间；在介质层上涂覆第一光刻胶层；曝光、显影第一光刻胶层，以在第二有源区形成露出介质层的第一窗口；通过第一窗口离子注入以在第二有源区内形成N型区；在露出的介质层上涂覆第二光刻胶层，并曝光、显影第二光刻胶层，以在第二有源区形成露出介质层的第二窗口；通过第二窗口在N型区内形成P型区，其中，P型区的深度大于或等于N型区的深度，且P型区和N型区沿第一方向排布，P型区沿第二方向的长度与N型区沿第二方向的长度相同，P型区与N型区沿第一方向组成PN结二极管结构，第一方向为源极焊盘区域和栅极焊盘区域的连线方向，第二方向分别与第一方向以及衬底和缓冲层的层叠方向垂直；在第一有源区形成源极、栅极和漏极，在无源区形成与源极金属互连的源极焊盘、与栅极金属互连的栅极焊盘和与漏极金属互连的漏极焊盘；其中，PN结二极管结构的阳极与源极焊盘接触连接，PN结二极管结构的阴极与栅极焊盘接触连接。该氮化物器件的制备方法能够提高器件的栅极和源极之间的反向电压的耐受等级，从而提高器件的ESD防护能力。

可选地，通过第二窗口在N型区内形成P型区，包括：通过第二窗口离子注入以在N型区内形成P型区。

可选地，P型区的掺杂离子为镁离子。

可选地，通过第二窗口在N型区内形成P型区，包括：通过第二窗口依次刻蚀介质层和N型区，以在N型区内形成第三窗口，第三窗口位于N型区靠近源极焊盘的一侧，且第三窗口的深度大于或等于N型区的深度；通过二次GaN外延工艺在第三窗口内形成P型区。

可选地，N型区和P型区均包括至少两个，其中，N型区和P型区呈交替排布以形成串联连接的至少两个PN结二极管结构。