[发明专利]一种功率器件及其工艺方法

说明书

技术领域

本发明涉及应用于集成电路芯片的功率器件，尤其是一种高耐压能力的功率器件及其工艺方法。

背景技术

随着无线通信和雷达探测等领域的快速发展，现代电子设备对微波功率器件的工作电压和功率密度等方面提出更高的要求。因此，现阶段的功率器件往往需要追求更高耐压性能和更快的电子迁移率。而宽禁带半导体材料不仅能满足以上两点，还具备出色的高频性能和功率品质因子，因而成为高频大功率器件的首选。

传统的功率器件包括半导体材料层，位于半导体材料层上的源极欧姆接触，和漏极欧姆接触，覆盖所述源极欧姆接触、所述漏极欧姆接触和所述半导体材料层的氧化层，氧化层上的半导体栅极，以及覆盖所述氧化层和所述半导体栅极的钝化层，穿过氧化层和钝化层连接至所述源极欧姆接触和所述漏极欧姆接触的源极金属连接和漏极金属连接，穿过钝化层连接至栅极的栅极金属连接。所述源极金属连接和所述漏极金属连接于正负电压，栅极金属连接连接控制电压；当加在栅极上的电压满足导通条件时，电流通过半导体材料由器件漏极流向器件源极。调节栅极电压的大小可以调制源漏间电流的大小。

相较于传统的功率器件结构，基于宽禁带半导体材料的功率器件加入了场板技术。即在栅极与漏极之间的漂移区，增加了一个金属结构，形成漂移区场板。场板是从电极向外延伸的金属板结构，可以通过改变其形状、尺寸等物理参量对场板下的电场分布进行调制，改善器件的耐压特性。同时，场板结构还能削弱宽禁带半导体材料对电子的捕获能力，改善电流坍塌效应。

但在现有的工艺技术基础上形成的场板技术有很大的局限性。因为氧化层和钝化层皆为标准工艺，改变其厚度会影响整个器件的性能，因此漂移区场板与半导体材料之间的距离被标准工艺所限定，大大限制了其对下方漂移区电场的调制作用。

因此，有必要提供一种能够具有更高的耐压能力和输出电流水平的功率器件及其工艺方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够提高耐压能力和输出电流水平的功率器件及其工艺方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种功率器件，其包括半导体材料层、位于所述半导体材料层上的源极、栅极和漏极、氧化层、钝化层和漂移区场板，其还包括隔离介质层，所述隔离介质层位于所述半导体层上，处于所述栅极和所述漏极之间，所述氧化层覆盖所述源极、漏极及除所述栅极和所述隔离介质层外的所述半导体材料层，所述钝化层覆盖氧化层及栅极，所述漂移区场板自所述栅极上方的钝化层延伸至所述隔离介质层，并完全覆盖所述隔离介质层。

优选的，所述隔离介质层采用分子束外延技术生长。

优选的，所述隔离介质层的材料为SiN、Al2O3、SiO2、MgO介质中的一种或多种。

优选的，所述离介质层的厚度在以内。

优选的，所述半导体材料为宽禁带半导体材料。

优选的，所述栅极为T型金属结构。

上述功率器件的工艺方法，包括如下步骤：a.生长半导体材料层；b.在半导体材料层上两端制备源极和漏极；c.在栅极和隔离介质层外的区域位置覆盖氧化层在栅极位置处淀积栅极；d.在栅极和氧化层上覆盖钝化层；e.在隔离介质层位置处生长隔离介质层；f.在所述栅极上方的钝化层上方至所述隔离介质层上方淀积漂移区场板。

优选的，所述隔离介质层采用分子束外延技术生长。

优选的，生长所述隔离介质层时，控制介质的组成比例。

优选的，生长所述隔离介质层时，控制隔离介质层的厚度。

与现有技术相比，本发明的功率器件通过所述隔离介质层隔离所述漂移区场板与所述半导体材料层，所述隔离介质层可以选择隔离介质的组成比例，介质生长厚度等，不受标准工艺的限制，可以大大改善漂移区场板对漂移区电场的调节能力，极大的提高功率器件的耐压和输出电流水平。

附图说明

图1是本发明功率器件的结构示意图。

图2是制造本发明功率器件工艺方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明的功率器件包括半导体材料层1，源极欧姆接触2，漏极欧姆接触3，氧化层4，栅极5，钝化层6，源极金属连接7，漏极金属连接8，栅极金属连接9，漂移区场板10，隔离介质层11。

下面具体介绍各结构之间的位置关系。

所述半导体材料层1为基底，所述半导体材料层的半导体材料优选宽禁带半导体材料，如：金刚石、SiC、GaN等，尤其是GaN最佳。