基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件的制作方法

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基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件，其包括：襯底(1)、過渡層(2)、勢壘層(3)、源極(4)、肖特基漏極(5)、臺面(6)、柵極(7)、鈍化層(8)和保護層(13)。鈍化層內(nèi)刻有源槽(9)與漏槽(10)；鈍化層(8)與保護層(13)之間淀積有直角源場板(11)和直角漏場板(12)；直角源場板與源極電氣連接，且下端完全填充源槽；直角漏場板與肖特基漏極電氣連接，且下端完全填充漏槽；直角源場板靠近柵極一側(cè)邊緣與源槽靠近柵極一側(cè)邊緣對齊，直角漏場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣對齊。本發(fā)明工藝簡單、正向特性與反向特性好、成品率高，可作為開關器件。
【專利說明】基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電子【技術領域】，涉及半導體器件，特別是基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件，可作為電力電子系統(tǒng)的基本器件。技術背景
[0002] 功率半導體器件是電力電子系統(tǒng)的重要元件，是進行電能處理的有效工具。近年來，隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，研發(fā)新型高性能、低損耗功率器件已成為提高電能利用率、節(jié)約能源、緩解能源危機的有效途徑之一。然而，在功率器件研究中，高速、高壓與低導通電阻之間存在著嚴重的制約關系，合理、有效地改進這種制約關系是提高器件整體性能的關鍵。隨著市場不斷對功率系統(tǒng)提出更高效率、更小體積、更高頻率的要求，傳統(tǒng)Si基半導體功率器件性能已逼近其理論極限。為了能進一步減少芯片面積、提高工作頻率、提高工作溫度、降低導通電阻、提高擊穿電壓、降低整機體積、提高整機效率，以氮化鎵為代表的寬禁帶半導體材料，憑借其更大的禁帶寬度、更高的臨界擊穿電場和更高的電子飽和漂移速度，且化學性能穩(wěn)定、耐高溫、抗輻射等突出優(yōu)點，在制備高性能功率器件方面脫穎而出，應用潛力巨大。特別是采用GaN基異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的高電子遷移率晶體管，即GaN基HEMT器件，更是因其低導通電阻、高工作頻率等特性，能滿足下一代電子裝備對功率器件更大功率、更高頻率、更小體積和更惡劣高溫工作的要求，在經(jīng)濟和軍事領域具有廣闊和特殊的應用前旦 -5^ 〇
[0003] 然而，常規(guī)GaN基HEMT器件結(jié)構(gòu)上存在固有缺陷，會導致器件溝道電場強度呈畸形分布，尤其是在器件柵極靠近漏極附近存在極高電場峰值。這導致實際的GaN基HEMT 器件在施加正漏極電壓情況下，即正向關態(tài)，的正向擊穿電壓往往遠低于理論期望值，且存在電流崩塌、逆壓電效應等可靠性問題，嚴重制約了在電力電子領域中的應用和發(fā)展。為了解決以上問題，國內(nèi)外研究者們提出了眾多方法，而場板結(jié)構(gòu)是其中效果最為顯著、應用最為廣泛的一種。2000年美國UCSB的N. Q. Zhang等人首次將場板結(jié)構(gòu)成功應用于GaN 基HEMT功率器件中，研制出交疊柵功率器件，飽和輸出電流為500mA/mm，關態(tài)擊穿電壓可達570V，這是當時所報道擊穿電壓最高的GaN器件，參見High breakdown GaN HEMT with overlapping gate structure, IEEE Electron Device Letters, Vol. 21, No. 9, pp. 421-42 3,2000。隨后，各國研究機構(gòu)紛紛展開了相關的研究工作，而美國和日本是該領域中的主要領跑者。在美國，主要是UCSB、南卡大學、康奈爾大學以及著名的電力電子器件制造商IR 公司等從事該項研究。日本相對起步較晚，但他們對這方面的工作非常重視，資金投入力度大，從事機構(gòu)眾多，包括：東芝、古河、松下、豐田和富士等大公司。隨著研究的深入，研究者們發(fā)現(xiàn)相應地增加場板長度，可以提高器件擊穿電壓。但場板長度的增加會使場板效率，即擊穿電壓比場板長度，不斷減小，也就是場板提高器件擊穿電壓的能力隨著場板長度的增加逐漸趨于飽和，參見Enhancement of breakdown voltage in AlGaN/GaN high electron mobility transistors using a field plate, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 48, No. 8, pp. 1515-1521，2001,以及Development and characteristic analysis of a field-plated Al203/AlInN/GaN MOS HEMT，Chinese Physics B，Vol. 20, No. l，pp. 0172031-0 172035, 2011。因此，為了進一步提高器件擊穿電壓，同時兼顧場板效率，2008年日本東芝公司的Wataru Saito等人采用柵場板和源場板的雙層場板結(jié)構(gòu)研制出了雙層場板絕緣柵型 GaN基HEMT器件，該器件擊穿電壓高達940V，最大輸出電流高達4. 4A，參見A 130-W Boost Converter Operation Using a High-Voltage GaN-HEMT, IEEE Electron Device Letters ，Vol. 29, No. 1，pp. 8-10, 2008。而且這種雙層場板結(jié)構(gòu)已成為當前國際上用來改善GaN基功率器件擊穿特性，提高器件整體性能的主流場板技術。
[0004] 在實際應用中，研究者們還發(fā)現(xiàn)在電動汽車、功率管理系統(tǒng)、S類功率放大器等許多【技術領域】中，往往需要功率器件具有很強的反向阻斷，即反向關態(tài)，能力，也就是希望器件在關態(tài)下具有很高的負的漏極擊穿電壓，即反向擊穿電壓。而通常的單層或雙層場板都是與柵極或源極相連，因此當器件漏極施加非常低的反向電壓時，器件柵極便會正向開啟，并通過很大柵電流，從而導致器件失效。因此，為了改善功率器件的反向阻斷能力， 2009年Eldad Bahat-Treidel等人提出了一種采用肖特基漏極的功率器件，參見AlGaN/ GaN HEMT With Integrated Recessed Schottky-Drain Protection Diode,IEEE Electron Device Letters，Vol. 30, No. 9, pp. 901-903, 2009。然而，肖特基漏極在提高器件反向阻斷特性方面的能力十分有限，因此為了更有效地改善功率器件的反向阻斷能力，研究者們將場板技術引入到了器件漏極，形成了漏場板結(jié)構(gòu)。因此，為了兼顧功率器件的正向和反向阻斷能力，2005年Wataru Saito等人提出了一種采用源場板和漏場板的復合場板功率器件，也就是源-漏復合場板功率器件，參見Design optimization of high breakdown voltage AlGaN-GaN power HEMT on an insulating substrate for R0NA_VB tradeoff characteristics, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 52, No. 1, pp. 106-111, 2 005。然而，由于單層的源場板和漏場板在提高器件擊穿電壓方面的能力仍然有限，因此將雙層場板結(jié)構(gòu)與源-漏復合場板功率器件相結(jié)合，也就是采用雙層場板結(jié)構(gòu)的源場板和雙層場板結(jié)構(gòu)的漏場板而構(gòu)成源-漏復合雙層場板功率器件，可以實現(xiàn)器件正向和反向擊穿電壓的進一步提升，這具有較大的應用潛力。然而，雙層場板HEMT功率器件的工藝復雜，制造成本更高，每一層場板的制作都需要光刻、淀積金屬、淀積鈍化介質(zhì)等工藝步驟。而且要優(yōu) 化各層場板下介質(zhì)材料厚度以實現(xiàn)擊穿電壓最大化，必須進行繁瑣的工藝調(diào)試和優(yōu)化，因此大大增加了器件制造的難度，降低了器件的成品率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、正向和反向擊穿電壓高、場板效率高和可靠性高的基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件，以減小器件制作難度，改善器件的正向擊穿特性和反向擊穿特性，提高器件成品率。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的器件結(jié)構(gòu)采用GaN基寬禁帶半導體材料構(gòu)成的異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，自下而上包括：襯底、過渡層、勢壘層、鈍化層和保護層，勢壘層的上面淀積有源極、肖特基漏極及柵極，勢壘層的側(cè)面刻有臺面，且臺面深度大于勢壘層厚度，其特征在于：
[0007] 鈍化層內(nèi)刻有源槽和漏槽，且源槽靠近柵極，漏槽靠近肖特基漏極；
[0008] 鈍化層與保護層之間淀積有直角源場板和直角漏場板；
[0009] 所述直角源場板與源極電氣連接，且下端完全填充在源槽內(nèi)，且直角源場板靠近柵極一側(cè)邊緣與源槽靠近柵極一側(cè)邊緣對齊；
[0010] 所述直角漏場板與肖特基漏極電氣連接，且下端完全填充在漏槽內(nèi)，且直角漏場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣對齊。
[0011] 作為優(yōu)選，所述的源槽的深度Si與漏槽的深度s2相等，且均為0. 59?13. lilm，源槽的寬度匕與漏槽的寬度b2相等，且均為1.01?11.8 iim。
[0012] 作為優(yōu)選，所述的源槽的底部與勢壘層之間的距離屯和漏槽的底部與勢壘層之間的距離d 2相等，且均為0. 112?2. 52 iim。
[0013] 作為優(yōu)選，所述的直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離Ci為1. 13?13. 6iim。
[0014] 作為優(yōu)選，所述的直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離 c2 為 1. 13 ?13. 6 u m。
[0015] 作為優(yōu)選，所述的直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離L為3. 7?11. 2 y m。
[0016] 作為優(yōu)選，所述的源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離相等，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離為Six (屯廣5,其中Sl 為源槽的深度，di為源槽底部與勢壘層之間的距離；漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離a 2為s2X (d2)°_5,其中s2為漏槽的深度，d2為漏槽底部與勢壘層之間的距離。
[0017] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制作基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件的方法，包括如下過程：
[0018] 第一步，在襯底上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成過渡層；
[0019] 第二步，在過渡層上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成勢壘層；
[0020] 第三步，在勢壘層上第一次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層的左端淀積金屬，再在 N2氣氛中進行快速熱退火，制作源極；
[0021] 第四步，在勢壘層上第二次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層的右端淀積金屬，制作肖特基漏極；
[0022] 第五步，在勢壘層上第三次制作掩膜，利用該掩膜在源極左側(cè)與肖特基漏極右側(cè) 的勢壘層上進行刻蝕，且刻蝕區(qū)深度大于勢壘層厚度，形成臺面；
[0023] 第六步，在勢壘層上第四次制作掩膜，利用該掩膜在源極和肖特基漏極之間的勢壘層上淀積金屬，制作柵極；
[0024] 第七步，分別在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部及勢壘層的其他區(qū)域上部淀積鈍化層；
[0025] 第八步，在鈍化層上第五次制作掩膜，利用該掩膜在柵極與肖特基漏極之間的鈍化層內(nèi)進行刻蝕，以制作相同深度與相同寬度的源槽和漏槽，且源槽靠近柵極，漏槽靠近肖特基漏極，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離％為 SlX (d，5,其中Sl為源槽的深度，屯為源槽底部與勢壘層之間的距離，漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離a 2為s2X (d2)°_5,其中s2為漏槽的深度，d2為漏槽底部與勢壘層之間的距離；
[0026] 第九步，在鈍化層上第六次制作掩膜，利用該掩膜在源槽內(nèi)和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層上淀積金屬，所淀積金屬完全填充源槽，且金屬靠近柵極一側(cè)的邊緣與源槽靠近柵極一側(cè)的邊緣對齊，形成直角源場板，并將該直角源場板與源極電氣連接；在漏槽內(nèi) 和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層上淀積金屬，所淀積金屬完全填充漏槽，且金屬靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣對齊，形成直角漏場板，并將該直角漏場板與肖特基漏極電氣連接；
[0027] 第十步，在直角源場板上部、直角漏場板上部和鈍化層的其它區(qū)域上部淀積絕緣介質(zhì)材料，形成保護層，完成整個器件的制作。
[0028] 本發(fā)明器件與采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件比較具有以下優(yōu)點：
[0029] 1.進一步提高了器件的正向和反向擊穿電壓。
[0030] 本發(fā)明由于采用直角源場板結(jié)構(gòu)，使器件在處于正向關態(tài)的工作狀態(tài)時，勢壘層表面電勢從柵極到肖特基漏極逐漸升高，從而增加了勢壘層中耗盡區(qū)，即高阻區(qū)，的面積，改善了耗盡區(qū)的分布，促使柵極與肖特基漏極之間勢壘層中的耗盡區(qū)承擔更大的正漏源電壓，從而大大提高了器件的正向擊穿電壓；而且本發(fā)明由于采用直角漏場板結(jié)構(gòu)，使器件在處于反向關態(tài)的工作狀態(tài)時，勢壘層表面電勢從肖特基漏極到柵極逐漸升高，從而增加了勢壘層中耗盡區(qū)，即高阻區(qū)，的面積，改善了耗盡區(qū)的分布，促使柵極與肖特基漏極之間勢壘層中的耗盡區(qū)承擔更大的負漏源電壓，從而大大提高了器件的反向擊穿電壓。
[0031] 2.進一步減小了柵極泄漏電流，提高了器件在正向關態(tài)時的可靠性。
[0032] 本發(fā)明由于采用直角源場板結(jié)構(gòu)，使器件在處于正向關態(tài)的工作狀態(tài)時，器件勢壘層耗盡區(qū)中電場線的分布得到了更有效的調(diào)制，器件中柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣、直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣以及源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣都會產(chǎn)生一個電場峰值，而且通過調(diào)整直角源場板下方的鈍化層的厚度、源槽深度和寬度、源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離以及直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè) 邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離，可以使得上述各個電場峰值相等且小于 GaN基寬禁帶半導體材料的擊穿電場，從而最大限度地減少了柵極靠近肖特基漏極一側(cè)的邊緣所收集的電場線，有效地降低了該處的電場，大大減小了柵極泄漏電流，使得器件在正向關態(tài)時的可靠性和擊穿特性均得到了顯著增強。
[0033] 3.進一步減小了柵極泄漏電流，提高了器件在反向關態(tài)時可靠性。
[0034] 本發(fā)明由于采用直角漏場板結(jié)構(gòu)，使器件在處于反向關態(tài)的工作狀態(tài)時，器件勢壘層耗盡區(qū)中電場線的分布也得到了更有效的調(diào)制，器件中肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣、直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣以及漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣都會產(chǎn)生一個電場峰值，而且通過調(diào)整直角漏場板下方的鈍化層的厚度、漏槽深度和寬度、漏槽靠近肖特基漏極一側(cè) 邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離以及直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離，可以使得上述各個電場峰值相等且小于GaN基寬禁帶半導體材料的擊穿電場，從而最大限度地減少了柵極靠近肖特基漏極一側(cè)的邊緣所收集的電場線，有效地降低了該處的電場，大大減小了柵極泄漏電流，使得器件在反向關態(tài)時的可靠性和擊穿特性均得到了顯著增強。
[0035] 4?工藝簡單，易于實現(xiàn)，提高了成品率。
[0036] 本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)中直角源場板和直角漏場板的制作只需一步工藝便可完成，避免了傳統(tǒng)的堆層場板結(jié)構(gòu)所帶來的工藝復雜化問題，大大提高了器件的成品率。
[0037] 仿真結(jié)果表明，本發(fā)明器件的正向擊穿電壓和反向擊穿電壓分別遠遠大于采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件的正向擊穿電壓和反向擊穿電壓。
[0038] 以下結(jié)合附圖和實施例進一步說明本發(fā)明的技術內(nèi)容和效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039] 圖1是采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件的結(jié)構(gòu)圖；
[0040] 圖2是本發(fā)明基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件的結(jié)構(gòu)圖；
[0041] 圖3是本發(fā)明基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件的制作流程圖；
[0042] 圖4是對傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的正向關態(tài)時勢壘層中電場曲線圖；
[0043] 圖5是對傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的反向關態(tài)時勢壘層中電場曲線圖。

【具體實施方式】
[0044] 參照圖2,本發(fā)明是基于GaN基寬禁帶半導體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其包括：襯底1、過渡層 2、勢壘層3、源極4、肖特基漏極5、臺面6、柵極7、鈍化層8、源槽9、漏槽10、直角源場板11、直角漏場板12與保護層13。襯底1、過渡層2與勢壘層3為自下而上分布；源極4和肖特基漏極5淀積在勢壘層3上，柵極7淀積在源極4和肖特基漏極5之間的勢壘層3上；臺面 6制作在源極左側(cè)及肖特基漏極右側(cè)，該臺面深度大于勢壘層厚度；鈍化層8分別覆蓋在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部及勢壘層的其他區(qū)域上部；源槽9和漏槽10位于柵極與肖特基漏極之間的鈍化層8內(nèi)，且源槽靠近柵極，漏槽靠近肖特基漏極；源槽的深度 Sl與漏槽的深度s2相等，且均為0. 59?13. 1 y m，源槽的寬度h與漏槽的寬度b2相等，且均為 1. 01?11. 8 ii m ;源槽的底部與勢壘層之間的距離的屯和漏槽的底部與勢壘層之間的距離 d2相等，且均為0. 112?2. 52 y m ;源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離相等，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離％為 Sl X (屯)5，其中Sl為源槽的深度，屯為源槽底部與勢壘層之間的距離；漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離a 2為s2X (d2)°_5,其中s2為漏槽的深度，d2為漏槽底部與勢壘層之間的距離；直角源場板11和直角漏場板12淀積在鈍化層8與保護層 13之間，且直角源場板靠近柵極一側(cè)邊緣與源槽靠近柵極一側(cè)邊緣對齊，直角漏場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣對齊，該直角源場板11與源極4電氣連接，且下端完全填充在源槽9內(nèi)，該直角漏場板12與肖特基漏極5電氣連接，且下端完全填充在漏槽10內(nèi)；直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離 Cl為1. 13?13. 6 y m，直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離c2為1. 13?13. 6 y m，直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離L為3. 7?11. 2 y m ;保護層13分別覆蓋直角源場板11上部、直角漏場板12上部以及鈍化層其它區(qū)域的上部。
[0045] 上述器件的襯底1采用藍寶石或碳化硅或硅材料；過渡層2由若干層相同或不同的GaN基寬禁帶半導體材料組成，其厚度為1?5 y m ;勢壘層3由若干層相同或不同的GaN 基寬禁帶半導體材料組成，其厚度為5?50nm ;鈍化層8和保護層13均采用Si02、SiN、 A1203、Sc203、Hf02、Ti0 2中的任意一種或其它絕緣介質(zhì)材料，鈍化層的厚度為源槽深度和源槽底部與勢壘層之間的距離之和Si+di或漏槽的深度和漏槽底部與勢壘層之間的距離之和 s 2+d2，其中Si+di與s2+d2相等，即0? 702?15. 62iim ;保護層的厚度為0? 64?8. 7iim。直角源場板11和直角漏場板12均采用三層不同金屬的組合構(gòu)成，其厚度相同且均0. 59? 13. 1 u m〇
[0046] 參照圖3,本發(fā)明制作基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件的過程，給出如下三種實施例：
[0047] 實施例一：制作襯底為藍寶石，鈍化層為A1203，保護層為Si0 2，直角源場板和直角漏場板為Ti/Mo/Au金屬組合的基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件。
[0048] 步驟1.在藍寶石襯底1上自下而上外延GaN材料制作過渡層2,如圖3a。
[0049] 使用金屬有機物化學氣相淀積技術在藍寶石襯底1上外延厚度為1 U m的未摻雜過渡層2,該過渡層自下而上由厚度分別為30nm和0. 97 y m的GaN材料構(gòu)成。外延下層GaN 材料采用的工藝條件為：溫度為530°C，壓強為45T〇rr，氫氣流量為440〇 SCCm，氨氣流量為 440〇SCCm，鎵源流量為22 y mol/min ;外延上層GaN材料采用的工藝條件為：溫度為960°C，壓強為45Torr，氫氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為120iimol/min。
[0050] 步驟2.在GaN過渡層2上淀積未摻雜的Ala5Gaa5N制作勢壘層3,如圖3b。
[0051] 使用金屬有機物化學氣相淀積技術在GaN過渡層2上淀積厚度為5nm，且鋁組分為〇. 5的未摻雜Ala5Gaa5N勢壘層3,其采用的工藝條件為：溫度為980°C，壓強為45T 〇rr，氫氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為35 ii mol/min，鋁源流量為7 ii mol/ min〇
[0052] 步驟3.在勢魚層3的左端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4,如圖3c。
[0053] 在AlyGayN勢壘層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在其左端淀積金屬，再在N 2氣氛中進行快速熱退火，制作源極4,其中所淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，即自下而上分別為 Ti、Al、Ni 與 Au，其厚度為 0? 018 ii m/0. 135 ii m/0. 046 ii m/0. 052 ii m。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1. 8Xl(T3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s ;快速熱退火采用的工藝條件為：溫度為850°C，時間為35s。
[0054] 步驟4.在勢壘層3的右端淀積金屬Ni/Au制作肖特基漏極5,如圖3d。
[0055] 在Ala5Gaa5N勢壘層3上第二次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在其右端淀積金屬，制作肖特基漏極5,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚度為0.05411111/0.2411111。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8\101^，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s。
[0056] 步驟5.在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進行刻蝕制作臺面6,如圖3e。
[0057] 在Ala5Gaa5N勢壘層3上第三次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進行刻蝕，形成臺面6,刻蝕深度為10nm。刻蝕采用的工藝條件為：(：1 2流量為15sccm，壓強為lOmTorr，功率為100W。
[0058] 步驟6.在源極和肖特基漏極之間的勢壘層上淀積金屬Ni/Au制作柵極7,如圖 3f〇
[0059] 在AlyGayN勢壘層上第四次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在源極和肖特基漏極之間的勢壘層上淀積金屬，制作柵極7,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚度為0. 054 y m/0. 24 y m。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于 1. 8Xl(T3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s。
[0060] 步驟7.在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部以及勢壘層的其他區(qū)域上部淀積鈍化層8,如圖3g。
[0061] 使用原子層淀積技術分別覆蓋源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部以及勢壘層的其他區(qū)域上部，完成淀積厚度為0. 702 i! m的A1203鈍化層8。淀積鈍化層采用的工藝條件為：以TMA和H20為反應源，載氣為N2，載氣流量為20〇SCCm，襯底溫度為300°C，氣壓為 700Pa〇
[0062] 步驟8.在柵極7與肖特基漏極5之間的鈍化層內(nèi)進行刻蝕制作源槽9和漏槽10，如圖3h。
[0063] 在鈍化層8上第五次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術在柵極7與肖特基漏極5 之間的鈍化層內(nèi)進行刻蝕，以制作相同深度、相同寬度的源槽9和漏槽10,且源槽靠近柵極，漏槽靠近肖特基漏極，源槽與漏槽的深度均為〇. 59 y m，寬度均為1. 01 y m，源槽的底部和漏槽的底部與勢壘層之間的距離均為〇. 112um，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離均為0. 197 y m。刻蝕采用的工藝條件為：CF4流量為45SCCm，02流量為 5sccm，壓強為 15mTorr，功率為 250W。
[0064] 步驟9.在源槽9內(nèi)、漏槽10內(nèi)以及柵極7和肖特基漏極5之間的鈍化層上淀積金屬Ti/Mo/Au制作直角源場板11和直角漏場板12,如圖3i。
[0065] 在鈍化層8上第六次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在源槽9內(nèi)和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層8上淀積金屬，所淀積的金屬完全填充源槽9,且金屬靠近柵極一側(cè)邊緣與源槽靠近柵極一側(cè)邊緣對齊，形成直角源場板11，并將直角源場板與源極電氣連接；在漏槽10內(nèi)和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層8上淀積金屬，所淀積的金屬完全填充漏槽 10,且金屬靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣對齊，形成直角漏場板12,并將直角漏場板與肖特基漏極電氣連接，淀積的金屬為Ti/Mo/Au金屬組合，即下層為Ti、中層為Mo、上層為Au，其厚度為0. 25 y m/0. 21 y m/0. 13 y m。直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離為1. 13um，直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離為1. 13pm，直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離為3. 7 y m。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8X10_3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s。
[0066] 步驟10.在直角源場板11上部、直角漏場板12上部和鈍化層8的其它區(qū)域上淀積Si02制作保護層13,如圖3j。
[0067] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術在直角源場板11上部、直角漏場板12上部和鈍化層8的其它區(qū)域上淀積Si02形成保護層13,其厚度為0. 64 y m，從而完成整個器件的制作，淀積保護層采用的工藝條件為：N20流量為85〇SCCm，SiH4流量為20〇 SCCm，溫度為 250°C，RF 功率為 25W，壓強為 llOOmTorr。
[0068] 實施例二：制作襯底為碳化硅，鈍化層為Si02，保護層為SiN，直角源場板和直角漏場板為Ti/Ni/Au金屬組合的基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件。
[0069] 步驟一.在碳化硅襯底1上自下而上外延A1N與GaN材料制作過渡層2,如圖3a。
[0070] 1. 1)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在碳化硅襯底1上外延厚度為50nm 的未摻雜A1N材料；其外延的工藝條件為：溫度為1000°C，壓強為45T 〇rr，氫氣流量為 4600sccm，氨氣流量為4600sccm，錯源流量為5iimol/min ;
[0071] 1. 2)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在A1N材料上外延厚度為2. 45 y m的GaN 材料，完成過渡層2的制作；其外延的工藝條件為：溫度為1000°C，壓強為45T〇rr，氫氣流量為4600sccm，氨氣流量為4600sccm，鎵源流量為120iimol/min。
[0072] 本步驟的外延不局限于金屬有機物化學氣相淀積技術，也可以采用分子束外延技術或氫化物氣相外延技術。
[0073] 步驟二?在過渡層2上自下而上外延Al(l.3Ga (l.7N和GaN材料制作勢壘層3,如圖 3b 〇
[0074] 2. 1)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在過渡層2上淀積厚度為27nm、鋁組分為 0. 3的AluGa^N材料；其外延的工藝條件為：溫度為1KKTC，壓強為45T〇rr，氫氣流量為 4600sccm，氨氣流量為4600sccm，鎵源流量為16 y mol/min，錯源流量為8 y mol/min ;
[0075] 2. 2)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在AlQ.3GaQ.7N材料上外延厚度為3nm的 GaN材料，完成勢壘層3的制作；其外延的工藝條件為：溫度為1000°C，壓強為41Torr，氫氣流量為4200sccm，氨氣流量為4200sccm，鎵源流量為15iimol/min。
[0076] 本步驟的外延不局限于金屬有機物化學氣相淀積技術，也可以采用分子束外延技術或氫化物氣相外延技術。
[0077] 步驟三.在勢魚層3的左端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4,如圖3c。
[0078] 3. 1)在勢壘層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在其左端淀積金屬，其中所淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，即自下而上分別為Ti、Al、Ni與Au，其厚度為0. 018iim/0. 135iim/0. 046iim/0. 052iim。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于 1. 8Xl(T3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s ;
[0079] 3. 2)在N2氣氛中進行快速熱退火，完成源極4的制作，快速熱退火采用的工藝條件為：溫度為850°C，時間為35s。
[0080] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術，也可以采用濺射技術。
[0081] 步驟四.在勢壘層3的右端淀積金屬Ni/Au制作肖特基漏極5,如圖3d。
[0082] 在勢壘層3上第二次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在其右端淀積金屬，制作肖特基漏極5,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚度為 0.054iim/0. 24iim。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8Xl(T3Pa，功率范圍為 200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s。
[0083] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術，也可以采用濺射技術。
[0084] 步驟五.在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進行刻蝕制作臺面6,如圖3e。
[0085] 在勢壘層3上第三次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進行刻蝕，形成臺面6,刻蝕深度為100nm?？涛g采用的工藝條件為：(：1 2流量為15sccm，壓強為lOmTorr，功率為100W。
[0086] 本步驟的刻蝕不局限于反應離子刻蝕技術，也可以采用濺射技術或等離子體刻蝕技術。
[0087] 步驟六.在源極和肖特基漏極之間的勢壘層上淀積金屬Ni/Au制作柵極7,如圖 3f〇
[0088] 在勢壘層上第四次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在源極和肖特基漏極之間的勢壘層上淀積金屬，制作柵極7,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為 Au，其厚度為0. 054 y m/0. 24 y m，淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1. 8 X l(T3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s。
[0089] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術，也可以采用濺射技術。
[0090] 步驟七.在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部以及勢壘層的其他區(qū)域上部淀積鈍化層8,如圖3g。
[0091] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術分別覆蓋源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部以及勢壘層的其他區(qū)域上部，完成淀積厚度為7. 6 y m的Si02鈍化層8 ;其采用的工藝條件為：N20流量為850sccm，SiH4流量為200sccm，溫度為250°C，RF功率為25W，壓強為 1100mTorr〇
[0092] 本步驟的鈍化層的淀積不局限于等離子體增強化學氣相淀積技術，也可以采用蒸發(fā)技術或原子層淀積技術或溉射技術或分子束外延技術。
[0093] 步驟八.在柵極7與肖特基漏極5之間的鈍化層內(nèi)進行刻蝕制作源槽9和漏槽 10,如圖3h。
[0094] 在鈍化層8上第五次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術在柵極7與肖特基漏極5 之間的鈍化層內(nèi)進行刻蝕，以制作相同深度、相同寬度的源槽9和漏槽10,且源槽靠近柵極，漏槽靠近肖特基漏極，源槽與漏槽的深度均為6. 3 y m，寬度均為6. 7 y m，源槽的底部和漏槽的底部與勢壘層之間的距離均為1. 3 y m，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離均為7. 183 y m?？涛g采用的工藝條件為：CF4流量為45SCCm，02流量為5s CCm，壓強為15mTorr，功率為250W。
[0095] 本步驟的刻蝕不局限于反應離子刻蝕技術，也可以采用濺射技術或等離子體刻蝕技術。
[0096] 步驟九.在源槽9內(nèi)、漏槽10內(nèi)以及柵極7和肖特基漏極5之間的鈍化層上淀積金屬Ti/Ni/Au制作直角源場板11和直角漏場板12,如圖3i。
[0097] 在鈍化層8上第六次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在源槽9內(nèi)和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層8上淀積金屬，所淀積的金屬完全填充源槽9,且金屬靠近柵極一側(cè)邊緣與源槽靠近柵極一側(cè)邊緣對齊，形成直角源場板11，并將直角源場板與源極電氣連接；在漏槽10內(nèi)和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層8上淀積金屬，所淀積的金屬完全填充漏槽 10,且金屬靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣對齊，形成直角漏場板12,并將直角漏場板與肖特基漏極電氣連接，淀積的金屬為Ti/Ni/Au金屬組合，即下層為Ti、中層為Ni、上層為Au，其厚度為3. 3 y m/1. 8 y m/1. 2 y m。直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離為7. 9pm，直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離為7. 9 ym，直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離為6 ym。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8X10_3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s。
[0098] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術，也可以采用濺射技術。
[0099] 步驟十.在直角源場板11上部、直角漏場板12上部和鈍化層8的其它區(qū)域上部淀積SiN制作保護層13,如圖3j。
[0100] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術在直角源場板11上部、直角漏場板12上部和鈍化層8的其它區(qū)域上部淀積SiN形成保護層13,其厚度為3. 4 y m，從而完成整個器件的制作，其采用的工藝條件為：氣體為NH3、N2及SiH 4，氣體流量分別為2. 5SCCm、95〇SCCm和 250sccm，溫度、RF功率和壓強分別為300°C、25W和950mTorr。
[0101] 本步驟的保護層的淀積不局限于等離子體增強化學氣相淀積技術，也可以采用蒸發(fā)技術或原子層淀積技術或溉射技術或分子束外延技術。
[0102] 實施例三：制作襯底為硅，鈍化層為SiN，保護層為Si02，直角源場板和直角漏場板為Ti/Pt/Au金屬組合的基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件。
[0103] 步驟A.在硅襯底1上自下而上外延A1N與GaN材料制作過渡層2,如圖3a。
[0104] A1)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在溫度為800°C，壓強為40Torr，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鋁源流量為25 ii mol/min的工藝條件下，在硅襯底1上外延厚度為200nm的A1N材料；
[0105] A2)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在溫度為980°C，壓強為45Torr，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為120 ii mol/min的工藝條件下，在A1N材料上外延厚度為4. 8 y m的GaN材料，完成過渡層2的制作。
[0106] 步驟B.在過渡層上自下而上淀積八1(|.16&(|. !^與GaN材料制作勢壘層3,如圖3b。
[0107] B1)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在溫度為1000°C，壓強為40Torr，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為12iimol/min，錯源流量為12iimol/min 的工藝條件下，在過渡層2上外延厚度為46nm，鋁組分為0. 1的AlaiGaa9N材料；
[0108] B2)使用金屬有機物化學氣相淀積技術在溫度為1000°C，壓強為40Torr，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為3 y mol/min的工藝條件下，在Ala iGa^N 材料上外延厚度為4nm的GaN材料，完成勢壘層3的制作。
[0109] 步驟C.在勢魚層3的左端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4,如圖3c。
[0110] Cl)在勢魚層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在真空度小于 1.8X10_ 3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在其左端淀積金屬，其中所淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，即自下而上分別為Ti、Al、Ni與Au，其厚度為 0? 018 u m/0. 135 u m/0. 046 u m/0. 052 u m ;
[0111] C2)在隊氣氛，溫度為850°C，時間為35s的工藝條件下進行快速熱退火，完成源極4的制作。
[0112] 步驟D.在勢壘層3的右端淀積金屬Ni/Au制作肖特基漏極5,如圖3d。
[0113] 在勢壘層3上第二次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在真空度小于1. 8 X l(T3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在勢壘層3的右端淀積金屬，制作肖特基漏極5,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚度為 0. 054 u m/0. 24 u m〇
[0114] 步驟E.在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進行刻蝕制作臺面6,如圖3e。
[0115] 在勢壘層3上第三次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術在Cl2流量為15s CCm，壓強為lOmTorr，功率為100W的工藝條件下，在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進行刻蝕，形成臺面6,刻蝕深度為200nm。
[0116] 步驟F.在源極和肖特基漏極之間的勢壘層上淀積金屬Ni/Au制作柵極7,如圖 3f〇
[0117] 在勢壘層上第四次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在真空度小于1. 8 X l(T3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在源極和肖特基漏極之間的勢壘層上淀積金屬，制作柵極7,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚度為〇. 054 ii m/0. 24 ii m。
[0118] 步驟G.在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部以及勢壘層的其他區(qū)域上部淀積鈍化層8,如圖3g。
[0119] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術在氣體為NH3、N2及SiH 4，氣體流量分別為 2. 5sccm、950sccm和250sccm，溫度、RF功率和壓強分別為300°C、25W和950mTorr的工藝條件下，在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部以及勢壘層的其他區(qū)域上部淀積厚度為 15. 62 ii m的SiN，制作鈍化層8。
[0120] 步驟H.在柵極7與肖特基漏極5之間的鈍化層內(nèi)進行刻蝕制作源槽9和漏槽10，如圖3h。
[0121] 在鈍化層8上第五次制作掩膜，使用反應離子刻蝕技術在CF4流量為45s CCm，02流量為5SCCm，壓強為15mTorr，功率為250W的工藝條件下，在柵極7與肖特基漏極5之間的鈍化層內(nèi)進行刻蝕，以制作相同深度、相同寬度的源槽9和漏槽10,且源槽靠近柵極，漏槽靠近肖特基漏極，源槽與漏槽的深度均為13. lum，寬度均為11.8 iim，源槽的底部和漏槽的底部與勢壘層之間的距離均為2. 52 y m，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離均為20. 796 u m。
[0122] 步驟I.在源槽9內(nèi)、漏槽10內(nèi)以及柵極7和肖特基漏極5之間的鈍化層上淀積金屬Ti/Pt/Au制作直角源場板11和直角漏場板12,如圖3i。
[0123] 在鈍化層8上第六次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術在真空度小于1. 8 Xl(T3Pa，功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在源槽9內(nèi)和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層8上淀積金屬，所淀積的金屬完全填充源槽9,且金屬靠近柵極一側(cè)邊緣與源槽靠近柵極一側(cè)邊緣對齊，形成直角源場板11，并將直角源場板與源極電氣連接；在漏槽10內(nèi)和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層8上淀積金屬，所淀積的金屬完全填充漏槽10，且金屬靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣對齊，形成直角漏場板 12,并將直角漏場板與肖特基漏極電氣連接，淀積的金屬為Ti/Pt/Au金屬組合，即下層為 Ti、中層為Pt、上層為Au，其厚度為6 y m/5. 9 y m/1. 2 y m。直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè) 邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離為13.6 ym，直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離為13.6 ym，直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離為11. 2 y m。
[0124] 步驟J.在直角源場板11上部、直角漏場板12上部和鈍化層8的其它區(qū)域上部淀積Si0 2制作保護層13,如圖3j。
[0125] 使用等離子體增強化學氣相淀積技術在N20及SiH4，氣體流量分別為85〇 SCCm和 200sccm，溫度為250°C、RF功率為25W，壓強為llOOmTorr的工藝條件下，在直角源場板 11上部、直角漏場板12上部和鈍化層8的其它區(qū)域上淀積Si02制作保護層13,其厚度為 8. 7 y m，從而完成整個器件的制作。
[0126] 本發(fā)明的效果可通過以下仿真進一步說明。
[0127] 仿真1 :在肖特基漏極加正壓的情況下，對采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件與本發(fā)明器件的勢壘層中電場進行仿真，結(jié)果如圖4,其中傳統(tǒng)源場板有效長度U與本發(fā)明直角源場板有效總長度相等。
[0128] 由圖4可以看出：在肖特基漏極加正壓的情況下，采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件在勢壘層中的電場曲線只形成了 2個近似相等的電場峰值，其在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積很小，而本發(fā)明器件在勢壘層中的電場曲線形成了 3個近似相等的電場峰值，使得本發(fā)明器件在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積大大增加，由于在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積近似等于器件的正向擊穿電壓，說明本發(fā)明器件的正向擊穿電壓遠遠大于采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件的正向擊穿電壓。
[0129] 仿真2 :在肖特基漏極加負壓的情況下，對采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件與本發(fā)明器件的勢壘層中電場進行仿真，結(jié)果如圖5,其中傳統(tǒng)漏場板有效長度L 2與本發(fā)明直角漏場板有效總長度相等。
[0130] 由圖5可以看出：在肖特基漏極加負壓的情況下，采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件在勢壘層中的電場曲線只形成了 2個近似相等的電場峰值，其在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積很小，而本發(fā)明器件在勢壘層中的電場曲線形成了 3個近似相等的電場峰值，使得本發(fā)明器件在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積大大增加，由于在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積近似等于器件的反向擊穿電壓，說明本發(fā)明器件的反向擊穿電壓遠遠大于采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件的反向擊穿電壓。
[0131] 對于本領域的專業(yè)人員來說，在了解了本
【發(fā)明內(nèi)容】
和原理后，能夠在不背離本發(fā) 明的原理和范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法進行形式和細節(jié)上的各種修正和改變，但是這些基于本發(fā)明的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權利要求保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1. 一種基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件，自下而上包括：襯底（1)、過渡層（2)、勢壘層（3)、鈍化層（8)和保護層（13)，勢壘層的上面淀積有源極（4)、肖特基漏極（5)及柵極（7)，勢壘層的側(cè)面刻有臺面￠)，且臺面深度大于勢壘層厚度，其特征在于：鈍化層⑶內(nèi)刻有源槽（9)和漏槽（10); 鈍化層（8)與保護層（13)之間淀積有直角源場板（11)和直角漏場板（12); 所述直角源場板（11)與源極（4)電氣連接，且下端完全填充在源槽（9)內(nèi)，且直角源場板（11)靠近柵極一側(cè)邊緣與源槽靠近柵極一側(cè)邊緣對齊；所述直角漏場板（12)與肖特基漏極（5)電氣連接，且下端完全填充在漏槽（10)內(nèi)，且直角漏場板（12)靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣對齊。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件，其特征在于源槽靠近柵極，漏槽靠近肖特基漏極，源槽的深度Sl與漏槽的深度s2相等，且均為 0.59?13. liim，源槽的寬度h與漏槽的寬度b2相等，且均為1.01?11.8 iim;源槽的底部與勢壘層之間的距離dl和漏槽的底部與勢壘層之間的距離d2相等，且均為0. 112? 2. 52 u m。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件，其特征在于直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離Cl為1. 13?13. 6 y m ;直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離c2為1. 13?13. 6 y m ;所述的直角源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與直角漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離L為3. 7?11. 2 y m。
4. 根據(jù)權利要求1所述的基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件，其特征在于源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離a2相等，源槽靠近柵極一側(cè) 邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離ai為Sl X (屯)5,其中Sl為源槽的深度，di 為源槽底部與勢壘層之間的距離；漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離a2為s2X (d2)°_5,其中s2為漏槽的深度，d2為漏槽底部與勢壘層之間的距離。
5. 根據(jù)權利要求1所述的基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件，其特征在于襯底（1)采用藍寶石或碳化硅或硅材料。
6. -種制作基于直角源場板和直角漏場板的復合場板功率器件的方法，包括如下步驟：第一步，在襯底（1)上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成過渡層（2); 第二步，在過渡層上外延GaN基寬禁帶半導體材料，形成勢壘層（3); 第三步，在勢壘層上第一次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層的左端淀積金屬，再在N2氣氛中進行快速熱退火，制作源極（4); 第四步，在勢壘層上第二次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層的右端淀積金屬，制作肖特基漏極（5); 第五步，在勢壘層上第三次制作掩膜，利用該掩膜在源極左側(cè)與肖特基漏極右側(cè)的勢壘層（3)上進行刻蝕，且刻蝕區(qū)深度大于勢壘層厚度，形成臺面（6); 第六步，在勢壘層上第四次制作掩膜，利用該掩膜在源極和肖特基漏極之間的勢壘層上淀積金屬，制作柵極（7); 第七步，分別在源極（4)上部、肖特基漏極（5)上部、柵極（7)上部及勢壘層的其他區(qū) 域上部淀積鈍化層（8); 第八步，在鈍化層上第五次制作掩膜，利用該掩膜在柵極（7)與肖特基漏極（5)之間的鈍化層內(nèi)進行刻蝕，以制作相同深度與相同寬度的源槽（9)和漏槽（10)，且源槽靠近柵極，漏槽靠近肖特基漏極，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離為SlX (屯廣5,其中Sl為源槽的深度，屯為源槽底部與勢壘層之間的距離，漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離a2為s2X (d2)°_5,其中s2為漏槽的深度，d2為漏槽底部與勢壘層之間的距離；第九步，在鈍化層上第六次制作掩膜，利用該掩膜在源槽（9)內(nèi)和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層（8)上淀積金屬，所淀積金屬完全填充源槽（9)，且金屬靠近柵極一側(cè)的邊緣與源槽（9)靠近柵極一側(cè)的邊緣對齊，形成直角源場板（11)，并將該直角源場板與源極電氣連接；在漏槽（10)內(nèi)和柵極與肖特基漏極之間的鈍化層（8)上淀積金屬，所淀積金屬完全填充漏槽（10)，且金屬靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與漏槽（10)靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣對齊，形成直角漏場板（12)，并將該直角漏場板與肖特基漏極電氣連接；第十步，在直角源場板上部、直角漏場板上部和鈍化層的其它區(qū)域上部淀積絕緣介質(zhì) 材料，形成保護層（13)，完成整個器件的制作。
7. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于第九步中在源槽（9)內(nèi)、漏槽（10)內(nèi)以及柵極和肖特基漏極之間的鈍化層（8)上淀積的金屬，采用三層金屬組合Ti/Mo/Au，即下層為Ti、中層為Mo、上層為Au，其厚度為0? 25?6iim/0. 21?5. 9iim/0. 13?1. 2iim。
8. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于第九步中在源槽（9)內(nèi)、漏槽（10)內(nèi)以及柵極和肖特基漏極之間的鈍化層（8)上淀積的金屬，采用三層金屬組合Ti/Ni/Au，即下層為Ti、中層為Ni、上層為Au，其厚度為0? 25?6iim/0. 21?5. 9iim/0. 13?1. 2iim。
9. 根據(jù)權利要求6所述的方法，其特征在于第九步中在源槽（9)內(nèi)、漏槽（10)內(nèi)以及柵極和肖特基漏極之間的鈍化層（8)上淀積的金屬，進一步采用三層金屬組合Ti/Pt/Au，即下層為Ti、中層為Pt、上層為Au，其厚度為0? 25?6 ii m/0. 21?5. 9 ii m/0. 13?1. 2 ii m。
【文檔編號】H01L29/778GK104409494SQ201410660221
【公開日】2015年3月11日申請日期:2014年11月18日優(yōu)先權日:2014年11月18日
【發(fā)明者】毛維, 佘偉波, 趙雁鵬, 李洋洋, 楊翠, 張金風, 郝躍申請人:西安電子科技大學

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