一种具有后栅工艺的PGaN栅GaN功率器件结构制造技术

本技术涉及半导体技术领域，具体涉及是一种具有后栅工艺的PGaN栅GaN功率器件结构，包括衬底层、缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层和绝缘介质层，其中还包括PGaN，且PGaN蚀刻在GaN沟道层的外延上；PGaN包括长栅长区域和短栅长区域，且长栅长区域和短栅长区域周期性排列；PGaN上方设置有栅极金属，PGaN两侧分别设置有源极欧姆金属和漏极欧姆金属，通过设置周期性排列的长栅长区域和短栅长区域，使得栅极金属也周期性排列，并通过周期性排列的栅极金属来控制栅下的沟道开启和关断，具有后栅工艺。可以有效避免欧姆接触的高温退火导致的栅极肖特基接触退化，从而有效降低栅极泄漏电流和提高器件可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及半导体，具体涉及是一种具有后栅工艺的pgan栅gan功率器件结构。

技术介绍

1、氮化镓是第三代半导体材料的代表之一，基于氮化镓材料的功率器件与si基等传统半导体功率器件相比具有更高的击穿电压、更低的导通电阻、更高的热导率等显著优势。

2、氮化镓功率器件的核心结构为algan/gan异质结，由于压电极化和自发极化algan/gan异质结界面处会产生高浓度和高电子迁移率的二维电子气。普通的氮化镓功率器件为耗尽型，而实际应用中为了减小驱动设计的难度以及保证器件安全工作需要将器件设计为增强型。氮化镓功率器件实现增强型的方案主要可分为pgan栅、槽栅、超薄势垒层、f离子注入等，目前pgan栅结构为主流的增强型实现方案，且pgan栅结构已经大规模进行商业化应用。

3、pgan栅gan功率器件按照栅金属工艺顺序可以分为先栅工艺和后栅工艺两种，先栅工艺即在欧姆接触工艺之前制作栅金属，而后栅工艺在欧姆接触工艺之后制作栅金属。先栅工艺的优点是可以实现自对准，因此适合栅长较短的pgan栅gan功率器件，这种器件一般用在低压领域。后栅工艺的优点是避免欧姆接触退火对栅金属的影响，可以获得较好的栅极肖特基接触。短栅长的pgan栅gan功率器件中具有后栅工艺非常困难，原因在于其栅极区域pgan长度较小，因而无法直接在欧姆接触后进行刻蚀开孔。

技术实现思路

1、本技术针对以上问题，提供一种具有后栅工艺的pgan栅gan功率器件结构。

2、采用的技术方案是，一种具有后栅工艺的pgan栅gan功率器件结构，包括衬底层、缓冲层、gan沟道层、algan势垒层和绝缘介质层，其中还包括pgan，且pgan蚀刻在gan沟道层的外延上；

3、所述pgan包括长栅长区域和短栅长区域，且长栅长区域和短栅长区域周期性排列；

4、所述pgan上方设置有栅极金属，pgan两侧分别设置有源极欧姆金属和漏极欧姆金属。

5、可选的，栅极金属上方设置有栅极第一通孔，且栅极第一通孔上方设置有栅极第一层互连金属。

6、可选的，栅极第一层互连金属上方设置有栅极第二通孔，且栅极第二通孔上方设置有栅极第二层互连金属，所述栅极第二层互连金属形成栅极pad。

7、可选的，源极欧姆金属上方设置有源极第一通孔，且源极第一通孔上方设置有源极第一层互连金属。

8、可选的，源极第一层互连金属上方设置有源极第二通孔，且源极第二通孔上方设置有源极第二层互连金属，所述源极第二层互连金属形成源极pad。

9、可选的，漏极欧姆金属上方设置有漏极第一通孔，且漏极第一通孔上方设置有漏极第一层互连金属。

10、可选的，漏极第一层互连金属上方设置有漏极第二通孔，且漏极第二通孔上方设置有漏极第二层互连金属，所述漏极第二层互连金属形成漏极pad。

11、本技术的有益效果至少包括以下之一；

12、1、通过设置周期性排列的长栅长区域和短栅长区域，使得栅极金属也周期性排列，并通过周期性排列的栅极金属来控制栅下的沟道开启和关断，从而具有后栅工艺。

13、2、可以有效避免欧姆接触的高温退火导致的栅极肖特基接触退化，从而有效降低栅极泄漏电流和提高器件可靠性，本结构更适用于低压gan功率器件。

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【技术保护点】

1.一种具有后栅工艺的PGaN栅GaN功率器件结构，包括衬底层(120)、缓冲层(121)、GaN沟道层(122)、AlGaN势垒层(123)和绝缘介质层(124)，其特征在于，还包括PGaN(101)，且PGaN(101)蚀刻在GaN沟道层(122)的外延上；

2.根据权利要求1所述的一种具有后栅工艺的PGaN栅GaN功率器件结构，其特征在于，所述栅极金属(102)上方设置有栅极第一通孔(103)，且栅极第一通孔(103)上方设置有栅极第一层互连金属(104)。

3.根据权利要求2所述的一种具有后栅工艺的PGaN栅GaN功率器件结构，其特征在于，所述栅极第一层互连金属(104)上方设置有栅极第二通孔(110)，且栅极第二通孔(110)上方设置有栅极第二层互连金属，所述栅极第二层互连金属形成栅极pad(111)。

4.根据权利要求1所述的一种具有后栅工艺的PGaN栅GaN功率器件结构，其特征在于，所述源极欧姆金属(105)上方设置有源极第一通孔(106)，且源极第一通孔(106)上方设置有源极第一层互连金属(107)。

5.根据权利要求4所述的一种具有后栅工艺的PGaN栅GaN功率器件结构，其特征在于，所述源极第一层互连金属(107)上方设置有源极第二通孔(108)，且源极第二通孔(108)上方设置有源极第二层互连金属(109)，所述源极第二层互连金属(109)形成源极pad(112)。

6.根据权利要求1所述的一种具有后栅工艺的PGaN栅GaN功率器件结构，其特征在于，所述漏极欧姆金属(113)上方设置有漏极第一通孔(114)，且漏极第一通孔(114)上方设置有漏极第一层互连金属(115)。

7.根据权利要求6所述的一种具有后栅工艺的PGaN栅GaN功率器件结构，其特征在于，所述漏极第一层互连金属(115)上方设置有漏极第二通孔(116)，且漏极第二通孔(116)上方设置有漏极第二层互连金属(117)，所述漏极第二层互连金属(117)形成漏极pad(118)。

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【技术特征摘要】

1.一种具有后栅工艺的pgan栅gan功率器件结构，包括衬底层(120)、缓冲层(121)、gan沟道层(122)、algan势垒层(123)和绝缘介质层(124)，其特征在于，还包括pgan(101)，且pgan(101)蚀刻在gan沟道层(122)的外延上；

2.根据权利要求1所述的一种具有后栅工艺的pgan栅gan功率器件结构，其特征在于，所述栅极金属(102)上方设置有栅极第一通孔(103)，且栅极第一通孔(103)上方设置有栅极第一层互连金属(104)。

3.根据权利要求2所述的一种具有后栅工艺的pgan栅gan功率器件结构，其特征在于，所述栅极第一层互连金属(104)上方设置有栅极第二通孔(110)，且栅极第二通孔(110)上方设置有栅极第二层互连金属，所述栅极第二层互连金属形成栅极pad(111)。

4.根据权利要求1所述的一种具有后栅工艺的pgan栅gan功率器件结构，其特征在于，所述源极欧姆金属(105)上方设置有源...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘勇，罗鹏，刘家才，朱仁强，秦尧，
申请(专利权)人：成都氮矽科技有限公司，
类型：新型
国别省市：