氮化镓功率器件及其制备方法技术

技术编号：43602592 阅读：5 留言：0更新日期：2024-12-11 14:50

一种氮化镓功率器件及其制备方法，氮化镓功率器件包括衬底（10）、外延层（20）、栅极结构（30）、源极（40）、漏极（50）以及第一介质层（60）；位于栅极结构（30）与漏极（50）之间的外延层（20）定义为外延层（20）的第一区域（A1），位于栅极结构（30）与源极（40）之间的外延层（20）定义为外延层（20）的第二区域（A2）；第一介质层（60）设置于外延层（20）背离衬底（10）的一侧，且位于第一区域（A1），其中，第一介质层（60）包括同层设置且沿栅极结构（30）指向漏极（50）的第一方向延伸的压应力介质层（61）和张应力介质层（62），且在第一方向上，压应力介质层（61）的宽度逐渐减小，张应力介质层（62）的宽度逐渐增加，且在与第一方向相交的第二方向上，压应力介质层（61）与张应力介质层（62）相接，通过上述设置，能够解决栅极（32）靠近漏极（50）端边缘电场强度过高而容易导致器件击穿的问题，达到可不增加甚至降低器件的整体导通电阻的效果。

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【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】

本申请涉及半导体，具体涉及一种氮化镓功率器件及其制备方法。

技术介绍

1、氮化镓(gan)由于其具有较宽的禁带宽度及高电子迁移率而在高压功率器件领域得到广泛关注，而限制gan hemt(high electron mobility transistor，高电子迁移率晶体管)器件在高压领域应用的重要因素之一是栅极靠近漏极端边缘电场强度过高导致的器件击穿现象。

2、因此，在不增加器件导通电阻的情况下，如何降低gan hemt器件中栅极靠近漏极端边缘的电场峰值，从而提升器件的击穿电压，是亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本申请提供的氮化镓功率器件及其制备方法，能够解决现有的gan hemt器件中由于栅极靠近漏极端边缘电场强度过高而导致的容易导致器件击穿的问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请提供的一个技术方案为：提供一种氮化镓功率器件，包括：

3、衬底；

4、外延层，设置于所述衬底的一侧；

5、栅极结构、源极和漏极，间隔设置于所述外延层背离所述衬底的一侧，且所述源极和所述漏极位于所述栅极结构的两侧；其中，位于所述栅极结构与所述漏极之间的所述外延层定义为所述外延层的第一区域，位于所述栅极结构与所述源极之间的所述外延层定义为所述外延层的第二区域；

6、第一介质层，设置于所述外延层背离所述衬底的一侧，且位于所述第一区域，其中，所述第一介质层包括同层设置且沿第一方向延伸的压应力介质层和张应力介质层；

7、其中

8、为了解决上述技术问题，本申请提供的另一个技术方案为：提供一种氮化镓功率器件的制备方法，包括：

9、提供衬底；

10、在所述衬底的一侧形成外延层；其中，所述外延层定义有栅极结构区域、源极区域以及漏极区域，且所述源极区域和所述漏极区域位于所述栅极结构区域的两侧；且位于所述栅极结构区域与所述漏极区域之间的所述外延层定义为所述外延层的第一区域，位于所述栅极结构区域与所述源极区域之间的所述外延层定义为所述外延层的第二区域；

11、在所述第一区域对应的所述外延层的背离所述衬底的一侧形成第一介质层，其中，所述第一介质层包括同层设置且沿第一方向延伸的压应力介质层和张应力介质层，且在所述第一方向上，所述压应力介质层的宽度逐渐减小，所述张应力介质层的宽度逐渐增加；在第二方向上，所述压应力介质层与所述张应力介质层相接；所述第一方向为所述栅极结构区域指向所述漏极区域的方向，所述第二方向与所述第一方向相交。

12、本申请的有益效果：区别于现有技术，本申请提供的氮化镓功率器件及其制备方法，氮化镓功率器件包括衬底、外延层、栅极结构、源极、漏极以及第一介质层；其中，外延层设置于衬底的一侧；栅极结构、源极和漏极间隔设置于外延层背离衬底的一侧；其中，位于栅极结构与漏极之间的外延层定义为外延层的第一区域，位于栅极结构与源极之间的外延层定义为外延层的第二区域；第一介质层设置于外延层背离衬底的一侧，且位于第一区域，其中，第一介质层包括同层设置且沿第一方向延伸的压应力介质层和张应力介质层，且在栅极结构指向漏极的第一方向上，压应力介质层的宽度逐渐减小，张应力介质层的宽度逐渐增加，且在与第一方向相交的第二方向上，压应力介质层与张应力介质层相接，以此使得在栅极边缘的漂移区，压应力介质所占据的宽度更宽，因此栅极边缘下方的2deg浓度小，可有效降低峰值电场，从而解决栅极靠近漏极端边缘电场强度过高而容易导致器件击穿的问题，而在漏极边缘的漂移区，张应力介质所占据的宽度更宽，因此漏极边缘下方的2deg浓度高，达到可不增加甚至降低器件的整体导通电阻的效果。

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【技术保护点】

1.一种氮化镓功率器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述压应力介质层的应力值的范围为-0.1～-2Gpa；

3.根据权利要求1或2所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述压应力介质层和所述张应力介质层的数量均为多个，多个所述压应力介质层与多个所述张应力介质层沿所述第二方向交替设置且相接。

4.根据权利要求3所述的氮化镓功率器件，其特征在于，在所述第一方向上，所述压应力介质层的宽度呈线性减小，所述张应力介质层的宽度呈线性增加；

5.根据权利要求4所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述第一宽度和所述第四宽度的范围均为0.1um～1mm；所述第二宽度和所述第三宽度的范围均为0～1mm。

6.根据权利要求4所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述压应力介质层与所述张应力介质层的厚度相同，且具有第一厚度，所述第一厚度的范围为10～1000nm。

7.根据权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述氮化镓功率器件还包括：

8.一种氮化镓功率器件的制备方法，其特征在于，包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一区域包括压应力介质层区域和张应力介质层区域；所述在所述第一区域对应的所述外延层的背离所述衬底的表面形成第一介质层，包括：

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述在所述第一区域对应的所述外延层的背离所述衬底的一侧形成第一介质层之前，还包括：

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【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

1.一种氮化镓功率器件，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述压应力介质层的应力值的范围为-0.1～-2gpa；

5.根据权利要求4所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述第一宽度和所述第四宽度的范围均为0.1um～1mm；所述第二宽度和所述第三宽度的范围均为0～...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘昊，叶念慈，刘成，陈奋，陈泓，徐涵，付杰，张辉，
申请(专利权)人：厦门市三安集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：

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