一种基于氧化镓的半导体装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种基于氧化镓的半导体装置，本实用新型专利技术通过对硅衬底进行图形化处理，在硅衬底上表面加工隔离带，将硅衬底层上表面分离出多个互不相连的六边形生长平台，然后在六边形生长平台上生长GaN薄膜层，再在GaN薄膜层上生长α

【技术实现步骤摘要】
一种基于氧化镓的半导体装置


[0001]本技术涉及半导体装置及制造
，特别涉及基于氧化镓的半导体装置。

技术介绍

[0002]电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电路控制，是工业设施、家用电器等设备电能控制与转换的核心器件，可以进行典型的功率处理，包括变频、变压、变流、功率管理等。硅基半导体功率器件是目前电力系统使用最普遍的功率器件，但其性能已接近由其材料决定的理论极限，使得其功率密度的增长呈饱和趋势。
[0003]氧化镓作为一种新的宽禁带半导体材料，其禁带宽度在4.7～5.3eV之间，在击穿场强、巴利加优值和成本等方面优势突出，目前共发现α、β、γ、δ、ε五种氧化镓的结晶形态，现阶段的研究，以围绕β
‑
Ga2O3和α
‑
Ga2O3的研究居多；其中，β
‑
Ga2O3最为稳定，其禁带宽度约为4.8eV；α
‑
Ga2O3稳定性次之，其禁带宽度约为5.3eV；
[0004]国际上，通常用巴利加优值来表征材料适合功率器件的程度，对于β
‑
Ga2O3材料，它的巴利加优值是第一代半导体材料Si的3444倍，第三代宽禁带半导体材料GaN的4倍、SiC的10倍，β
‑
Ga2O3功率器件与GaN和SiC功率器件在相同耐压情况下，导通电阻更低，功耗更小，能够极大地降低器件工作时的电能损耗，具有广泛可期的应用前景。
[0005]然而，β
‑
Ga2O3材料本身的热导率很低，基于β
‑
Ga2O3衬底制备的半导体装置，其散热效果差，目前针对此问题，已知的技术，大都是将外延层与源衬底剥离，并将外延层转移到热导率高的衬底上制备器件来改善散热。须知，源衬底和外延的半导体层，属于同质外延，剥离难度大；另外，即使成功剥离后，半导体层还需与新衬底键合，这些工艺的实现难度大、复杂，且成本高；
[0006]因此，期望通过更为简便的方法，来解决散热问题；
[0007]另外，已知的半导体装置，还需要在半导体层表面再沉积介质层，用于绝缘，钝化保护，这进一步增加了工艺负复杂程度和成本。

技术实现思路

[0008]有鉴于此，本技术要解决的技术问题是提出一种基于氧化镓的半导体装置，改善由于β
‑
Ga2O3材料热导率低，导致基于β
‑
Ga2O3衬底制作的半导体装置散热效果差的问题。
[0009]为了实现上述目的，本技术提供的一种基于氧化镓的半导体装置的技术方案如下：
[0010]一种基于氧化镓的半导体装置，自下而上包括：氧化镓单晶衬底和层叠结构；其特征在于：所述的氧化镓单晶衬底具有绝缘特性，所述的氧化镓单晶衬底局部被蚀穿，并在该局部被蚀穿的区域沉积有下金属层。
[0011]优选地，所述的氧化镓单晶衬底是具有单斜晶系结构的结晶体。
[0012]进一步地，所述层叠结构，包括结晶性氧化物半导体薄膜层、多晶体层、金属薄膜层、绝缘层或者钝化层中的一层或者多层。
[0013]进一步地，所述的下金属层为一层或者多层。
[0014]进一步地，所述的下金属层为多层，且在所述的多层下金属层之间还包括有其它非金属导电层。
[0015]进一步地，所述的其它非金属导电层是掺杂多晶硅层。
[0016]进一步地，所述的半导体装置是肖特基二极管、pn结二极管、金属氧化物半导体场效应管、绝缘栅双极性晶体管、发光二极管、静电感应晶体管、结型场效应晶体管、高电子迁移率晶体管或金属半导体场效应晶体管。
[0017]与现有技术相比，本技术的有益效果如下：
[0018](1)本技术通过将β
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Ga2O3单晶衬底绝缘处理并且局部蚀穿，然后在衬底的局部蚀穿区与引入金属层与半导体外延层形成电性接触，使得半导体装置工作时产生的热量，能够从衬底蚀穿区域沉积的金属层很快的传导出去，解决了因β
‑
Ga2O3材料热导率低而导致半导体装置散热差的问题；
[0019](2)本技术相较于目前已知的通过对源衬底和外延层实施剥离和转移的技术，本技术的技术方案，简化了制作工艺；
[0020](3)本技术经过绝缘化处理的β
‑
Ga2O3单晶衬底，可起到绝缘保护的作用，对于一些半导体装置，可无需再额外沉积绝缘介质层。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，本技术要求的保护范围并不局限于实施例。对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]附图1是本技术的肖特基二极管的第一个适当的例子的示意图；
[0023]附图2是本技术的肖特基二极管的第二个适当的例子的示意图；
[0024]附图3是本技术的肖特基二极管的第三个适当的例子的示意图；
[0025]附图4是本技术的pn结二极管的一个适当的例子的示意图；
[0026]附图5是本技术的金属氧化物半导体场效应管的第一个适当的例子的示意图；
[0027]附图6是本技术的金属氧化物半导体场效应管的第二个适当的例子的示意图；
[0028]附图7是本技术的绝缘栅双极性晶体管的一个适当的例子的示意图；
[0029]附图8是本技术的发光二极管的一个适当的例子的示意图；
[0030]附图9是本技术的肖特基二极管的第四个适当的例子的示意图；
[0031]附图10是图9肖特基二极管制备方法的流程图；
[0032]附图中的标记所对应的技术特征为：
[0033]101
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氧化镓单晶衬底
[0034]102a n
‑
型β
‑
Ga2O3半导体层
[0035]102b n+型β
‑
Ga2O3半导体层
[0036]102
ꢀꢀ
n型β
‑
Ga2O3半导体层
[0037]103a p
‑
型β
‑
Ga2O3半导体层
[0038]103b p+型β
‑
Ga2O3半导体层
[0039]103
ꢀꢀ
p型β
‑
Ga2O3半导体层
[0040]104
ꢀꢀ
钝化层
[0041]105a 阳极金属层
[0042]105b 阴极金属层
[0043]106a 阳极金属层
[0044]107a 阳极金属层
[0045]107b 阴极金属层
[0046]108
ꢀꢀ
栅绝缘层<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氧化镓的半导体装置，自下而上包括：氧化镓单晶衬底和层叠结构；其特征在于：所述的氧化镓单晶衬底具有绝缘特性，所述的氧化镓单晶衬底局部被蚀穿，并在该局部被蚀穿的区域沉积有下金属层。2.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述的氧化镓单晶衬底是具有单斜晶系结构的结晶体。3.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述层叠结构，包括结晶性氧化物半导体薄膜层、多晶体层、金属薄膜层、绝缘层或者钝化层中的一层或者多层。4.根据权利要求1所述的半导体装置，其特征在于：所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ五一IntClH零一L二九二四，
申请(专利权)人：广州华瑞升阳投资有限公司，
类型：新型
国别省市：