本發(fā)明涉及應(yīng)用于集成電路芯片的功率器件，尤其是一種高耐壓能力的功率器件及其工藝方法。

背景技術(shù)：

隨著無(wú)線通信和雷達(dá)探測(cè)等領(lǐng)域的快速發(fā)展，現(xiàn)代電子設(shè)備對(duì)微波功率器件的工作電壓和功率密度等方面提出更高的要求。因此，現(xiàn)階段的功率器件往往需要追求更高耐壓性能和更快的電子遷移率。而寬禁帶半導(dǎo)體材料不僅能滿足以上兩點(diǎn)，還具備出色的高頻性能和功率品質(zhì)因子，因而成為高頻大功率器件的首選。

傳統(tǒng)的功率器件包括半導(dǎo)體材料層，位于半導(dǎo)體材料層上的源極歐姆接觸，和漏極歐姆接觸，覆蓋所述源極歐姆接觸、所述漏極歐姆接觸和所述半導(dǎo)體材料層的氧化層，氧化層上的半導(dǎo)體柵極，以及覆蓋所述氧化層和所述半導(dǎo)體柵極的鈍化層，穿過(guò)氧化層和鈍化層連接至所述源極歐姆接觸和所述漏極歐姆接觸的源極金屬連接和漏極金屬連接，穿過(guò)鈍化層連接至柵極的柵極金屬連接。所述源極金屬連接和所述漏極金屬連接于正負(fù)電壓，柵極金屬連接連接控制電壓；當(dāng)加在柵極上的電壓滿足導(dǎo)通條件時(shí)，電流通過(guò)半導(dǎo)體材料由器件漏極流向器件源極。調(diào)節(jié)柵極電壓的大小可以調(diào)制源漏間電流的大小。

相較于傳統(tǒng)的功率器件結(jié)構(gòu)，基于寬禁帶半導(dǎo)體材料的功率器件加入了場(chǎng)板技術(shù)。即在柵極與漏極之間的漂移區(qū)，增加了一個(gè)金屬結(jié)構(gòu)，形成漂移區(qū)場(chǎng)板。場(chǎng)板是從電極向外延伸的金屬板結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)改變其形狀、尺寸等物理參量對(duì)場(chǎng)板下的電場(chǎng)分布進(jìn)行調(diào)制，改善器件的耐壓特性。同時(shí)，場(chǎng)板結(jié)構(gòu)還能削弱寬禁帶半導(dǎo)體材料對(duì)電子的捕獲能力，改善電流坍塌效應(yīng)。

但在現(xiàn)有的工藝技術(shù)基礎(chǔ)上形成的場(chǎng)板技術(shù)有很大的局限性。因?yàn)檠趸瘜雍外g化層皆為標(biāo)準(zhǔn)工藝，改變其厚度會(huì)影響整個(gè)器件的性能，因此漂移區(qū)場(chǎng)板與半導(dǎo)體材料之間的距離被標(biāo)準(zhǔn)工藝所限定，大大限制了其對(duì)下方漂移區(qū)電場(chǎng)的調(diào)制作用。

因此，有必要提供一種能夠具有更高的耐壓能力和輸出電流水平的功率器件及其工藝方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能夠提高耐壓能力和輸出電流水平的功率器件及其工藝方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種功率器件，其包括半導(dǎo)體材料層、位于所述半導(dǎo)體材料層上的源極、柵極和漏極、氧化層、鈍化層和漂移區(qū)場(chǎng)板，其還包括隔離介質(zhì)層，所述隔離介質(zhì)層位于所述半導(dǎo)體層上，處于所述柵極和所述漏極之間，所述氧化層覆蓋所述源極、漏極及除所述柵極和所述隔離介質(zhì)層外的所述半導(dǎo)體材料層，所述鈍化層覆蓋氧化層及柵極，所述漂移區(qū)場(chǎng)板自所述柵極上方的鈍化層延伸至所述隔離介質(zhì)層，并完全覆蓋所述隔離介質(zhì)層。

優(yōu)選的，所述隔離介質(zhì)層采用分子束外延技術(shù)生長(zhǎng)。

優(yōu)選的，所述隔離介質(zhì)層的材料為SiN、Al2O3、SiO2、MgO介質(zhì)中的一種或多種。

優(yōu)選的，所述離介質(zhì)層的厚度在以內(nèi)。

優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體材料為寬禁帶半導(dǎo)體材料。

優(yōu)選的，所述柵極為T(mén)型金屬結(jié)構(gòu)。

上述功率器件的工藝方法，包括如下步驟：a.生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料層；b.在半導(dǎo)體材料層上兩端制備源極和漏極；c.在柵極和隔離介質(zhì)層外的區(qū)域位置覆蓋氧化層在柵極位置處淀積柵極；d.在柵極和氧化層上覆蓋鈍化層；e.在隔離介質(zhì)層位置處生長(zhǎng)隔離介質(zhì)層；f.在所述柵極上方的鈍化層上方至所述隔離介質(zhì)層上方淀積漂移區(qū)場(chǎng)板。

優(yōu)選的，所述隔離介質(zhì)層采用分子束外延技術(shù)生長(zhǎng)。

優(yōu)選的，生長(zhǎng)所述隔離介質(zhì)層時(shí)，控制介質(zhì)的組成比例。

優(yōu)選的，生長(zhǎng)所述隔離介質(zhì)層時(shí)，控制隔離介質(zhì)層的厚度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的功率器件通過(guò)所述隔離介質(zhì)層隔離所述漂移區(qū)場(chǎng)板與所述半導(dǎo)體材料層，所述隔離介質(zhì)層可以選擇隔離介質(zhì)的組成比例，介質(zhì)生長(zhǎng)厚度等，不受標(biāo)準(zhǔn)工藝的限制，可以大大改善漂移區(qū)場(chǎng)板對(duì)漂移區(qū)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)能力，極大的提高功率器件的耐壓和輸出電流水平。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明功率器件的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是制造本發(fā)明功率器件工藝方法的流程示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，本發(fā)明的功率器件包括半導(dǎo)體材料層1，源極歐姆接觸2，漏極歐姆接觸3，氧化層4，柵極5，鈍化層6，源極金屬連接7，漏極金屬連接8，柵極金屬連接9，漂移區(qū)場(chǎng)板10，隔離介質(zhì)層11。

下面具體介紹各結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系。

所述半導(dǎo)體材料層1為基底，所述半導(dǎo)體材料層的半導(dǎo)體材料優(yōu)選寬禁帶半導(dǎo)體材料，如：金剛石、SiC、GaN等，尤其是GaN最佳。

所述源極歐姆接觸2位于所述半導(dǎo)體材料層1上的一端，所述源極金屬連接7位于所述源極歐姆接觸2上，穿過(guò)所述氧化層4和所述鈍化層6連接至所述源級(jí)歐姆接觸2，所述源極歐姆接觸2和所述源極金屬連接7構(gòu)成源極。

所述漏極歐姆接觸3位于所述半導(dǎo)體材料層1上的另一端，所述漏極金屬連接8位于所述漏極歐姆接觸3上，穿過(guò)所述氧化層4和所述鈍化層6連接至所述漏極歐姆接觸3，所述漏極歐姆接觸3和所述漏極金屬連接8構(gòu)成漏極。

所述柵極5位于所述半導(dǎo)體材料層1上，處于所述源極和所述漏極之間，柵極金屬連接9位于所述柵極5上，穿過(guò)所述鈍化層6連接至所述柵極5。所述柵極5為T(mén)型金屬結(jié)構(gòu)。所述柵極5直接與寬禁帶半導(dǎo)體材料形成肖特基接觸，有利于提高柵極對(duì)源漏電流的控制。

所述柵極5和所述漏極歐姆接觸3之間的漂移區(qū)上生長(zhǎng)有隔離介質(zhì)層11。所述隔離介質(zhì)層11的材料根據(jù)器件特性可以選擇SiN、Al2O3、SiO2、MgO等介質(zhì)中的一種或多種，

所述氧化層4覆蓋于所述源極歐姆接觸2上除源極金屬連接7外的其他區(qū)域、所述漏極歐姆接觸3除漏極金屬連接8以為的區(qū)域以及除所述柵極5和所述隔離介質(zhì)層11所在區(qū)域的其他區(qū)域，即所述源極金屬連接7、所述漏極金屬連接8、所述柵極5和所述隔離介質(zhì)層11所在區(qū)域未被氧化層4覆蓋。

鈍化層6覆蓋于所述氧化層4之上，并覆蓋所述柵極5，即所述鈍化層6覆蓋除所述源極金屬連接7、所述漏極金屬連接8、所述柵極金屬連接9和所述隔離介質(zhì)層11外的其他區(qū)域。

所述漂移區(qū)場(chǎng)板10為金屬結(jié)構(gòu)，自所述柵極5上方的鈍化層6延伸至所述隔離介質(zhì)層11，并完全覆蓋所述隔離介質(zhì)層11。

所述漂移區(qū)場(chǎng)板10與所述半導(dǎo)體材料層1通過(guò)所述隔離介質(zhì)層11隔離。所述隔離介質(zhì)層11采用分子束外延(MBE)技術(shù)生長(zhǎng)，可以精確的控制隔離介質(zhì)的組成比例，介質(zhì)生長(zhǎng)厚度等，介質(zhì)的生長(zhǎng)厚度可以控制在10埃以內(nèi)。通過(guò)對(duì)所述隔離介質(zhì)層11中的介質(zhì)成分、厚度的精確控制，可以大大改善漂移區(qū)場(chǎng)板10對(duì)漂移區(qū)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)能力，極大的提高功率器件的耐壓和輸出電流水平。

如圖2所示，對(duì)于上述功率器件優(yōu)選的工藝方法包括如下步驟：

第一步，制備半導(dǎo)體材料層1，生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料層1，并對(duì)半導(dǎo)體材料層1的表面進(jìn)行平整操作，所述半導(dǎo)體材料優(yōu)選寬禁帶半導(dǎo)體材料，如：金剛石、SiC、GaN等，尤其是GaN最佳。

第二步，制備源極的源極歐姆接觸2和漏極的漏極歐姆接觸3，在半導(dǎo)體材料層1的兩端制備源極歐姆接觸2和漏極歐姆接觸3。

第三步，覆蓋氧化層4，氧化層4的覆蓋范圍不包括柵極5區(qū)域和隔離介質(zhì)層11區(qū)域。

第四步，制備柵極5，在柵極區(qū)域淀積柵極金屬，并利用柵極掩膜制成T型結(jié)構(gòu)。

第五步，覆蓋鈍化層6，所述鈍化層6的覆蓋區(qū)域不包含隔離介質(zhì)層11所在區(qū)域。

第六步，制備隔離介質(zhì)層11，在所述隔離介質(zhì)層11所在區(qū)域通過(guò)分子束外延技術(shù)生成隔離介質(zhì)層11，分子束外延技術(shù)可以精確控制隔離介質(zhì)層11的組分和厚度。

第七步，制備漂移區(qū)場(chǎng)板10，在漂移區(qū)場(chǎng)板10處淀積金屬場(chǎng)板。

第八步，制備金屬連接(7、8)，通過(guò)刻蝕源極、柵極、漏極的電極處的氧化層4和鈍化層6，完成源極、柵極、漏極的開(kāi)孔，在開(kāi)孔處淀積金屬，形成源極、柵極、漏極的金屬連接(7、8、9)。

通過(guò)上述方法制備功率器件，所述漂移區(qū)場(chǎng)板與所述半導(dǎo)體材料層之間的厚度不再受標(biāo)準(zhǔn)工藝的限制，并且能夠根據(jù)器件特性可以選擇介質(zhì)的材料以及介質(zhì)的種類，并精確的控制隔離介質(zhì)的組成比例，介質(zhì)生長(zhǎng)厚度等。通過(guò)對(duì)介質(zhì)成分、厚度的精確控制，可以大大改善漂移區(qū)場(chǎng)板對(duì)漂移區(qū)電場(chǎng)的調(diào)節(jié)能力，極大的提高功率器件的耐壓和輸出電流水平。

以上描述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并不限制本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的描述所作出的顯而易見(jiàn)的替換、變換，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。