本技術(shù)涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別是涉及一種氮化鎵功率器件，還涉及一種氮化鎵功率器件的制備方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)今半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)對(duì)功率器件的要求與日俱增，然而以金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管和絕緣柵雙極性晶體管為主的硅基功率器件的性能已經(jīng)逼近其材料的理論極限，無(wú)法滿足下一代電力電子系統(tǒng)對(duì)功率器件更高的要求。氮化鎵材料作為寬禁帶半導(dǎo)體材料之一，與傳統(tǒng)硅材料相比，具有寬禁帶寬度、高電子飽和漂移速度、高臨界擊穿電場(chǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，是大功率、高溫、高頻和抗輻照應(yīng)用場(chǎng)合下極為理想的半導(dǎo)體材料。

2、氮化鎵高電子遷移率晶體管(high?electron?mobility?transistor，hemt)功率器件具有高電流密度、快開(kāi)關(guān)速度和低導(dǎo)通電阻等優(yōu)點(diǎn)。然而氮化鎵器件雪崩能力差，器件在阻斷狀態(tài)時(shí)，當(dāng)漏端電壓超過(guò)器件的額定耐壓時(shí)，漏端電壓不能固定，會(huì)隨著漏電流的升高一直升高，會(huì)引起器件本身以及系統(tǒng)的安全性和可靠性問(wèn)題。在漏極下方襯底處摻雜n型區(qū)域提高雪崩擊穿能力的方案中，漏極加高壓會(huì)引起嚴(yán)重的襯底偏置效應(yīng)，導(dǎo)致器件動(dòng)態(tài)導(dǎo)通電阻增大，嚴(yán)重增大了器件的功率損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，有必要提供一種具有較強(qiáng)的雪崩擊穿能力并能夠優(yōu)化襯底偏置效應(yīng)的氮化鎵功率器件。

2、一種氮化鎵功率器件，包括：襯底，具有第二導(dǎo)電類型；緩沖層，設(shè)于所述襯底上；勢(shì)壘層，設(shè)于所述緩沖層上；源電極，設(shè)于所述勢(shì)壘層上；第二漏電極，設(shè)于所述勢(shì)壘層上；第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，設(shè)于所述襯底中；所述第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型為相反的導(dǎo)電類型；第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)，設(shè)于所述襯底中；多個(gè)電阻結(jié)構(gòu)，設(shè)于所述襯底上；多個(gè)導(dǎo)電結(jié)構(gòu)，每個(gè)所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的兩端各連接一所述電阻結(jié)構(gòu)，從而將各電阻結(jié)構(gòu)串聯(lián)連接；一所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的底部與所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)電性連接，其余所述電阻結(jié)構(gòu)的底部與所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)電性連接；漏極摻雜區(qū)，具有第一導(dǎo)電類型，設(shè)于所述襯底中，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)位于所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)與所述漏極摻雜區(qū)之間；第一漏電極，設(shè)于所述漏極摻雜區(qū)上，所述第一漏電極的底部與所述漏極摻雜區(qū)電性連接；其中，所述氮化鎵功率器件具有器件區(qū)和耐壓區(qū)，所述緩沖層、勢(shì)壘層、源電極及第二漏電極位于所述器件區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)、第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)、各電阻結(jié)構(gòu)、各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)、漏極摻雜區(qū)及第一漏電極位于所述耐壓區(qū)；所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)比各所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)更靠近所述器件區(qū)。

3、上述氮化鎵功率器件，當(dāng)漏極電壓過(guò)大時(shí)，漏極摻雜區(qū)與襯底形成的pn結(jié)發(fā)生雪崩擊穿，防止漏極電壓繼續(xù)增大，大大增加了氮化鎵功率器件的雪崩擊穿能力。并且在耐壓區(qū)通過(guò)電阻結(jié)構(gòu)對(duì)第一漏電極輸入的電壓進(jìn)行分壓，使得每個(gè)第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)跟隨其上方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電壓，因此電壓從漏極摻雜區(qū)到第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)呈逐漸下降，從而能夠達(dá)到控制器件區(qū)的襯底電位的目的，優(yōu)化襯底偏置效應(yīng)。當(dāng)?shù)诙?dǎo)電類型摻雜區(qū)上方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)接地時(shí)，第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的電位也為0，由于第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)靠近器件區(qū)設(shè)置，因此能夠使得器件區(qū)的襯底電位也為0。相對(duì)于通過(guò)外部集成結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)雪崩能力、減小襯偏效應(yīng)的器件，上述氮化鎵功率器件能夠減少外部金屬互連，可以抑制器件的寄生特性。

4、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述氮化鎵功率器件工作時(shí)，所述第一漏電極連接至所述第二漏電極的電位。

5、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述襯底的摻雜濃度。

6、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述氮化鎵功率器件工作時(shí)，所述底部與所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)電性連接的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)接地。

7、在其中一個(gè)實(shí)施例中，部分所述電阻結(jié)構(gòu)的底部與所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)直接接觸。

8、在其中一個(gè)實(shí)施例中，各所述電阻結(jié)構(gòu)的電阻值相等。

9、在其中一個(gè)實(shí)施例中，各所述電阻結(jié)構(gòu)是二維電子氣電阻。

10、在其中一個(gè)實(shí)施例中，各所述二維電子氣電阻的電阻值大于百萬(wàn)歐姆、小于一億歐姆。

11、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氮化鎵功率器件包括位于所述器件區(qū)的高電子遷移率晶體管。

12、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述緩沖層包括氮化鎵，所述勢(shì)壘層包括鋁鎵氮。

13、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述二維電子氣電阻包括氮化鎵層和所述氮化鎵層上的鋁鎵氮層。

14、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氮化鎵功率器件還包括位于所述耐壓區(qū)的隔離結(jié)構(gòu)，相鄰的所述電阻結(jié)構(gòu)之間以及相鄰的所述導(dǎo)電結(jié)構(gòu)之間形成有所述隔離結(jié)構(gòu)；所述隔離結(jié)構(gòu)包括經(jīng)高能粒子注入處理過(guò)的氮化鎵層和鋁鎵氮層，所述高能粒子注入的注入能量不小于20kev，所述經(jīng)高能粒子注入處理過(guò)的鋁鎵氮層位于所述經(jīng)高能粒子注入處理過(guò)的氮化鎵層上，所述隔離結(jié)構(gòu)的電阻率大于所述二維電子氣電阻的電阻率。

15、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氮化鎵功率器件還包括設(shè)于所述勢(shì)壘層上的柵極，所述柵極包括設(shè)于所述勢(shì)壘層上的p型氮化鎵區(qū)和設(shè)于所述p型氮化鎵區(qū)上的柵電極。

16、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述氮化鎵功率器件還包括位于所述勢(shì)壘層上和隔離結(jié)構(gòu)上的鈍化層，所述鈍化層不覆蓋所述柵極、源電極、第一漏電極、第二漏電極及各導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。

17、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類型是n型，所述第二導(dǎo)電類型是p型。

18、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述耐壓區(qū)位于所述器件區(qū)的一側(cè)。

19、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述耐壓區(qū)位于所述器件區(qū)的兩側(cè)。

20、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述耐壓區(qū)位于所述器件區(qū)的四周。

21、還有必要提供一種氮化鎵功率器件的制備方法。

22、一種氮化鎵功率器件的制備方法，包括：獲取形成有第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)、第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)及漏極摻雜區(qū)的襯底；所述襯底具有第二導(dǎo)電類型，所述漏極摻雜區(qū)具有第一導(dǎo)電類型，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)、第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)及漏極摻雜區(qū)位于所述氮化鎵功率器件的耐壓區(qū)，所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)形成于所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)與所述第一漏極摻雜區(qū)之間；所述第一導(dǎo)電類型和第二導(dǎo)電類型為相反的導(dǎo)電類型；在所述襯底上形成緩沖層；在所述緩沖層上形成勢(shì)壘層；通過(guò)光刻和摻雜，對(duì)所述耐壓區(qū)的部分區(qū)域的所述緩沖層和勢(shì)壘層進(jìn)行高能粒子注入，破壞二維電子氣從而使高能注入?yún)^(qū)域的電阻率大于未經(jīng)高能粒子注入的所述緩沖層和勢(shì)壘層的電阻率，從而形成隔離結(jié)構(gòu)，所述高能粒子注入的注入能量不小于20kev；去除所述耐壓區(qū)的部分未摻雜所述第一雜質(zhì)的所述緩沖層和勢(shì)壘層，形成將至少部分所述第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)、至少部分所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)及至少部分所述漏極摻雜區(qū)露出的溝槽，所述溝槽將所述耐壓區(qū)未摻雜所述第一雜質(zhì)的所述緩沖層和勢(shì)壘層截?cái)酁槎鄠€(gè)二維電子氣電阻；在所述溝槽中填充導(dǎo)電材料從而將各所述二維電子氣電阻串聯(lián)連接，所述漏極摻雜區(qū)上的導(dǎo)電材料作為第一漏電極，并且在所述氮化鎵功率器件的器件區(qū)的所述勢(shì)壘層上形成源電極和第二漏電極。

23、上述氮化鎵功率器件的制備方法，利用與器件區(qū)相同的緩沖層和勢(shì)壘層，在耐壓區(qū)形成二維電子氣電阻，并且利用高能粒子注入使得非二維電子氣電阻區(qū)域的緩沖層和勢(shì)壘層形成的二維電子氣被破壞從而形成隔離結(jié)構(gòu)，設(shè)置電阻需要增加的工藝較少。當(dāng)漏極電壓過(guò)大時(shí)，漏極摻雜區(qū)與襯底形成的pn結(jié)發(fā)生雪崩擊穿，防止漏極電壓繼續(xù)增大，大大增加強(qiáng)了氮化鎵功率器件的雪崩擊穿能力。并且電阻結(jié)構(gòu)能夠?qū)Φ谝宦╇姌O輸入的電壓進(jìn)行分壓，使得每個(gè)第一導(dǎo)電類型摻雜區(qū)和第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)跟隨其上方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)的電壓，因此電壓從漏極摻雜區(qū)到第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)呈逐漸下降，從而能夠達(dá)到控制器件區(qū)的襯底電位的目的，優(yōu)化襯底偏置效應(yīng)。當(dāng)?shù)诙?dǎo)電類型摻雜區(qū)上方的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)接地時(shí)，第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的電位也為0，由于第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)靠近器件區(qū)設(shè)置，因此能夠使得器件區(qū)的襯底電位也為0。相對(duì)于通過(guò)外部集成結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)雪崩能力、減小襯偏效應(yīng)的器件，上述氮化鎵功率器件的制備方法制得的器件能夠減少外部金屬互連，可以抑制器件的寄生特性。

24、在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述氮化鎵功率器件工作時(shí)，所述第一漏電極連接至所述第二漏電極的電位。

25、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述在所述緩沖層上形成勢(shì)壘層的步驟之后，還包括：在所述器件區(qū)的所述勢(shì)壘層上形成p型氮化鎵區(qū)；在所述p型氮化鎵區(qū)上形成柵電極。

26、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述光刻和摻雜的步驟之后、所述去除所述耐壓區(qū)的部分未摻雜所述第一雜質(zhì)的所述緩沖層和勢(shì)壘層的步驟之前，還包括在所述勢(shì)壘層上形成鈍化層的步驟；所述鈍化層將需要形成所述溝槽、源電極、第二漏電極及柵電極的位置露出。

27、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述緩沖層包括氮化鎵，所述勢(shì)壘層包括鋁鎵氮。

28、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述進(jìn)行高能粒子注入是使用離子注入設(shè)備注入氮離子、硼離子、鎂離子、氦離子中的至少一種。

29、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述高能粒子注入的注入劑量不小于1e14cm-2。

30、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第二導(dǎo)電類型摻雜區(qū)的摻雜濃度大于所述襯底的摻雜濃度。

31、在其中一個(gè)實(shí)施例中，各所述二維電子氣電阻的電阻值大于百萬(wàn)歐姆、小于一億歐姆。

32、在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述第一導(dǎo)電類型是n型，所述第二導(dǎo)電類型是p型。