功率半导体器件及其制备方法技术

本公开提供了一种功率半导体器件及其制备方法，属于光电子制造技术领域。功率半导体器件包括：衬底，以及依次形成在衬底上的AlN层、核壳层和包覆层；核壳层包括GaN核体和AlGaN壳体，GaN核体位于AlGaN壳体内。本公开能够实现二维电子气的高效分布。够实现二维电子气的高效分布。够实现二维电子气的高效分布。

【技术实现步骤摘要】
功率半导体器件及其制备方法


[0001]本公开涉及光电子制造
，特别涉及一种功率半导体器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]功率半导体器件，又称电力电子器件(Power Electronic Device，PED)，是用于电力设备的电能变换和控制电路方面的大功率电子器件，电流为数十至数千安，电压为数百伏以上。功率半导体器件包括高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)、绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor Field
‑
Effect Transistor，MOSFET)等器件，这些器件底部的外延结构相同。
[0003]随着以碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体材料(即第三代半导体材料)在设备、工艺及器件方面的迅速发展，第三代半导体材料以其更高的击穿电压、热导率、电子饱和迁移速率和抗辐射能力而具有巨大的应用潜力，正逐渐成为功率半导体器件的重要发展方向。
[0004]在相关技术中，功率半导体器件的外延结构主要包括依次层叠的衬底、AlGaN层和GaN层。衬底用于为外延生长提供基础；AlGaN层用于为外延生长提供成核中心，并缓解衬底和GaN层之间的晶格失配；GaN层用于设置电极，形成功率半导体器件。

技术实现思路

[0005]本公开实施例提供了一种功率半导体器件及其制备方法，能够实现二维电子气的高效分布。所述技术方案如下：
[0006]一方面，本公开实施例提供了一种功率半导体器件，所述功率半导体器件包括：衬底，以及依次形成在所述衬底上的AlN层、核壳层和包覆层；
[0007]所述核壳层包括GaN核体和AlGaN壳体，所述GaN核体位于所述AlGaN壳体内。
[0008]在本公开的一种实现方式中，所述GaN核体在外延生长方向上的厚度为3
‑
10nm。
[0009]在本公开的一种实现方式中，所述AlGaN壳体在外延生长方向上的厚度为20
‑
40nm。
[0010]在本公开的一种实现方式中，所述功率半导体器件包括至少两个所述核壳层；
[0011]至少两个所述核壳层沿外延生长方向依次叠设，且各所述核壳层的所述GaN核体相连。
[0012]在本公开的一种实现方式中，所述核壳层的数量为2
‑
20个。
[0013]在本公开的一种实现方式中，相邻两个所述核壳层之间具有介孔；
[0014]所述介孔内填充有绝缘导热液。
[0015]在本公开的一种实现方式中，所述包覆层位于所述核壳层背离所述AlN层的一面，以及所述核壳层沿外延生长方向延伸的一部分侧面，使得所述核壳层沿外延生长方向延伸的另一部分侧面具有开口部，所述开口部与所述介孔连通。
[0016]在本公开的一种实现方式中，所述开口部具有两个，两个所述开口部相对布置。
[0017]在本公开的一种实现方式中，所述AlN层在外延生长方向上的厚度为100
‑
500nm。
[0018]另一方面，本公开实施例还提供了一种功率半导体器件的制备方法，所述制备方法包括：
[0019]提供一衬底；
[0020]在所述衬底上依次外延生长AlN层、核壳层和包覆层，所述核壳层包括GaN核体和AlGaN壳体，所述GaN核体位于所述AlGaN壳体内。
[0021]本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0022]本公开实施例提供的功率半导体器件中包括核壳层，核壳层包括GaN核体和AlGaN壳体，且GaN核体位于AlGaN壳体内，实现了二维电子气的三维式高效率分布，从而实现了功率半导体器件在导通状态下的低阻，进而减少了损耗。
[0023]也就是说，本公开实施例提供的功率半导体器件通过核壳层实现了二维电子气的三维式高效率分布，有效的减少了损耗。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例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公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1是本公开实施例提供的功率半导体器件的结构示意图；
[0026]图2是本公开实施例提供的核壳层的结构示意图；
[0027]图3是本公开实施例提供的功率半导体器件的结构示意图；
[0028]图4是本公开实施例提供的功率半导体器件的截面图；
[0029]图5是本公开实施例提供的一种功率半导体器件的制备方法的流程图；
[0030]图6是本公开实施例提供的另一种功率半导体器件的制备方法的流程图；
[0031]图7是本公开实施例提供的一种功率半导体器件制备过程示意图；
[0032]图8是本公开实施例提供的一种功率半导体器件制备过程示意图；
[0033]图9是本公开实施例提供的一种功率半导体器件制备过程示意图；
[0034]图10是本公开实施例提供的一种功率半导体器件制备过程示意图。
[0035]图中示例如下：
[0036]10、衬底；
[0037]20、AlN层；
[0038]30、核壳层；
[0039]310、GaN核体；320、AlGaN壳体；
[0040]40、包覆层；
[0041]50、介孔；
[0042]60、开口部；
[0043]70、阴电极；
[0044]80、阳电极。
具体实施方式
[0045]为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
[0046]功率半导体器件，又称电力电子器件(Power Electronic Device，PED)，是用于电力设备的电能变换和控制电路方面的大功率电子器件，电流为数十至数千安，电压为数百伏以上。功率半导体器件包括高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistor，HEMT)、绝缘栅双极性晶体管(Insulated Gate BipolarTransistor，IGBT)、金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor，MOSFET)等器件，这些器件底部的外延结构相同。
[0047]随着以SiC和GaN为代表的宽禁带半导体材料(即第三代半导体材料)在设备、工艺及器件方面的迅速发展，第三代半导体材料以其更高的击穿电压、热导率、电子饱和迁移速率和抗辐本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率半导体器件，其特征在于，包括：衬底(10)，以及依次形成在所述衬底(10)上的AlN层(20)、核壳层(30)和包覆层(40)；所述核壳层(30)包括GaN核体(310)和AlGaN壳体(320)，所述GaN核体(310)位于所述AlGaN壳体(320)内。2.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述GaN核体(310)在外延生长方向上的厚度为3
‑
10nm。3.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述AlGaN壳体(320)在外延生长方向上的厚度为20
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40nm。4.根据权利要求1所述的功率半导体器件，其特征在于，所述功率半导体器件包括至少两个所述核壳层(30)；至少两个所述核壳层(30)沿外延生长方向依次叠设，且各所述核壳层(30)的所述GaN核体(310)相连。5.根据权利要求4所述的功率半导体器件，其特征在于，所述核壳层(30)的数量为2
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20个。6.根据权利要求4所述的功率半导体器件，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：王群，梅劲，陈张笑雄，龚逸品，王江波，
申请(专利权)人：华灿光电浙江有限公司，
类型：发明
国别省市：