本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，具體涉及一種氮化鎵半導(dǎo)體功率器件及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、氮化鎵是一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，具有高效率、高頻率、低能耗等優(yōu)點(diǎn)，其在功率電子器件領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。相比于傳統(tǒng)的硅功率電子器件，氮化鎵功率電子器件具有更高的工作頻率和更低的能量損耗，能夠在更短的時(shí)間內(nèi)完成相同的功率轉(zhuǎn)換任務(wù)，從而提高了能源利用效率。因此，近年來(lái)氮化鎵功率電子器件已成為電子電力領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2、現(xiàn)有的氮化鎵功率器件在制作柵極和柵極場(chǎng)板過(guò)程時(shí)，通常是介質(zhì)層和柵極/柵極場(chǎng)板交替進(jìn)行，即先制作一層介質(zhì)層，再在介質(zhì)層上制作柵極，然后再制作一層介質(zhì)層，再在介質(zhì)層上制作柵極場(chǎng)板，直至柵極場(chǎng)板制作完成。現(xiàn)有的制作方法存在工藝復(fù)雜、成本高，制得的功率器件體積大等問(wèn)題，使得其性能受到一定的影響。因此，如何簡(jiǎn)化現(xiàn)有的氮化鎵功率器件的制備工藝，降低成本，并制作出體積小的氮化鎵功率器件就成為亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種氮化鎵半導(dǎo)體功率器件的制作方法，用于解決現(xiàn)有的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件制作過(guò)程中工藝復(fù)雜、成本高，制得的器件體積大等問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種氮化鎵半導(dǎo)體功率器件的制作方法，該方法包括如下步驟：

3、a、提供一襯底，所述襯底為氮化鎵襯底，在所述襯底上生長(zhǎng)鈍化層；

4、b、制備歐姆金屬層：在所述鈍化層上的源極位置形成歐姆金屬層；

5、c、制備介質(zhì)疊層：在所述鈍化層及所述歐姆金屬層上形成介質(zhì)疊層，所述介質(zhì)疊層包括從上至下層疊設(shè)置的第一介質(zhì)層、第一刻蝕阻擋層、第二介質(zhì)層、第二刻蝕阻擋層及第三介質(zhì)層；

6、d、形成第一柵極場(chǎng)板區(qū)域：在所述第一介質(zhì)層上形成第一柵極場(chǎng)板區(qū)域；

7、e、形成第二柵極場(chǎng)板區(qū)域：在所述第二介質(zhì)層上形成第二柵極場(chǎng)板區(qū)域；

8、f、形成柵極區(qū)域：在所述第三介質(zhì)層上形成柵極區(qū)域；

9、g、制備第一柵極場(chǎng)板、第二柵極場(chǎng)板及柵極：分別在第一柵極場(chǎng)板區(qū)域、第二柵極場(chǎng)板區(qū)域及柵極區(qū)域形成第一柵極場(chǎng)板、第二柵極場(chǎng)板及柵極；

10、h、制備層間介電層：在所述第一柵極場(chǎng)板、第二柵極場(chǎng)板、柵極及從柵極區(qū)域到源極區(qū)域的第三介質(zhì)層的上表面形成層間介電層；

11、i、制備源極：在所述層間介電層及第三介質(zhì)層上的源極位置制作源極接觸孔，并在接觸孔內(nèi)形成源極，所述源極與所述歐姆金屬層電連接。

12、進(jìn)一步地，步驟c中，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層及第三介質(zhì)層的材料為氮化硅、氧化硅、氮化鋁、氧化鋁中的一種或者兩種以上的組合，所述第一刻蝕阻擋層及第二刻蝕阻擋層的材料均為氮化鋁。

13、步驟d中，在所述第一介質(zhì)層上形成第一柵極場(chǎng)板區(qū)域的步驟包括：

14、在所述第一柵極場(chǎng)板位置的第一介質(zhì)層上形成第一光刻膠層，對(duì)非第一柵極場(chǎng)板位置的第一介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，并去除非第一柵極場(chǎng)板位置的第一刻蝕阻擋層；

15、再去除第一光刻膠層，以形成所述第一柵極場(chǎng)板區(qū)域。

16、步驟e中，在所述第二介質(zhì)層上形成第二柵極場(chǎng)板區(qū)域的步驟包括：

17、在所述第一柵極場(chǎng)板區(qū)域和第二柵極場(chǎng)板位置的第二介質(zhì)層上形成第二光刻膠層，對(duì)非第二柵極場(chǎng)板位置的第二介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，并去除非第二柵極場(chǎng)板位置的第二刻蝕阻擋層；

18、再去除第二光刻膠層，以形成第二柵極場(chǎng)板區(qū)域。

19、步驟f中，在所述第三介質(zhì)層上形成柵極區(qū)域的步驟包括：

20、在非柵極位置形成第三光刻膠層，對(duì)柵極位置的第三介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，以形成柵極區(qū)域；

21、再去除第三光刻膠層。

22、步驟g的步驟包括：

23、在第一柵極場(chǎng)板區(qū)域、第二柵極場(chǎng)板區(qū)域、柵極區(qū)域及柵極區(qū)域到源極區(qū)域的第三介質(zhì)層的上表面沉積金屬層，并對(duì)第一柵極場(chǎng)板區(qū)域、第二柵極場(chǎng)板區(qū)域及柵極區(qū)域之外的區(qū)域進(jìn)行金屬刻蝕，以形成第一柵極場(chǎng)板、第二柵極場(chǎng)板及柵極。

24、步驟i的步驟包括：

25、分別對(duì)源極位置的層間介電層及第三介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕，在源極位置制作源極接觸孔，并在接觸孔內(nèi)形成源極。

26、本發(fā)明還提供了一種氮化鎵半導(dǎo)體功率器件，該功率器件包括依次層疊設(shè)置的氮化鎵襯底、鈍化層、介質(zhì)疊層及層間介電層，所述介質(zhì)疊層包括從上至下層疊設(shè)置的第一介質(zhì)層、第一刻蝕阻擋層、第二介質(zhì)層、第二刻蝕阻擋層及第三介質(zhì)層，在所述第一介質(zhì)層與層間介電層之間設(shè)有第一柵極場(chǎng)板，在所述第二介質(zhì)層和層間介電層之間設(shè)有第二柵極場(chǎng)板，在所述鈍化層與層間介電層之間設(shè)有柵極，在所述第三介質(zhì)層與鈍化層之間設(shè)有與所述柵極相互隔離的歐姆金屬層，在所述層間介電層及第三介質(zhì)層內(nèi)設(shè)有與所述歐姆金屬層電連接的源極。

27、進(jìn)一步地，所述第一柵極場(chǎng)板和第二柵極場(chǎng)板設(shè)于所述柵極遠(yuǎn)離源極的一側(cè)，且所述第二柵極場(chǎng)板和第一柵極場(chǎng)板為逐級(jí)向遠(yuǎn)離源極一側(cè)向上延伸階梯型場(chǎng)板，所述第二柵極場(chǎng)板分別與所述第一柵極場(chǎng)板及所述柵極連接。

28、進(jìn)一步地，所述第一柵極場(chǎng)板的截面呈矩形，其上表面及側(cè)部分別與部分層間介電層連接，其下表面與第一介電層的上表面連接；

29、所述第二柵極場(chǎng)板的截面呈矩形，其上表面及靠近源極的一側(cè)部分別與部分層間介電層的連接，其下表面與部分第二介質(zhì)層上表面連接，其另一側(cè)部分別與第一介質(zhì)層的側(cè)部及第一刻蝕阻擋層的側(cè)部連接；

30、所述柵極的截面呈“t”型，其水平部分的上表面及靠近源極的一側(cè)部分別與部分層間介電層連接，其水平部分的下表面與部分第三介質(zhì)層的上表面連接，其水平部分的另一側(cè)部分別與第二介質(zhì)層的側(cè)部及第二刻蝕阻擋層的側(cè)部連接，其豎直部分穿過(guò)所述第三介質(zhì)層并與所述鈍化層連接。

31、本發(fā)明的有益效果為：

32、本發(fā)明的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件在制作過(guò)程中，在鈍化層上制作介質(zhì)疊層，然后根據(jù)柵極和柵極場(chǎng)板的位置對(duì)介質(zhì)疊層進(jìn)行刻蝕，以形成柵極區(qū)域及柵極場(chǎng)板區(qū)域，再分別在柵極區(qū)域和柵極場(chǎng)板區(qū)域制作柵極和柵極場(chǎng)板，不僅簡(jiǎn)化了制作工藝，還能降低制作成本。

33、另一方面，在制備柵極和柵極場(chǎng)板時(shí)，對(duì)介質(zhì)疊層進(jìn)行刻蝕的同時(shí)，對(duì)從柵極區(qū)域到源極區(qū)域之間的介質(zhì)疊層進(jìn)行刻蝕，當(dāng)柵極和柵極場(chǎng)板制作完成后，即刻進(jìn)行源極接觸孔的制作，使源極接觸孔的周?chē)鷥H有層間介電層和第三介質(zhì)層，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且制作的源極接觸孔的質(zhì)量更好。

34、此外，由于第一柵極場(chǎng)板和第二柵極場(chǎng)板設(shè)于柵極遠(yuǎn)離源極的一側(cè)，進(jìn)而可以減少了柵極源極之間的距離（lgs），減小器件體積，從而優(yōu)化柵極和源極之間的電場(chǎng)分布。

技術(shù)特征：

1.一種氮化鎵半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，該方法包括如下步驟：

2.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，步驟c中，所述第一介質(zhì)層、第二介質(zhì)層及第三介質(zhì)層的材料為氮化硅、氧化硅、氮化鋁、氧化鋁中的一種或者兩種以上的組合，所述第一刻蝕阻擋層及第二刻蝕阻擋層的材料均為氮化鋁。

3.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，步驟d中，在所述第一介質(zhì)層上形成第一柵極場(chǎng)板區(qū)域的步驟包括：

4.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，步驟e中，在所述第二介質(zhì)層上形成第二柵極場(chǎng)板區(qū)域的步驟包括：

5.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，步驟f中，在所述第三介質(zhì)層上形成柵極區(qū)域的步驟包括：

6.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，步驟g的步驟包括：

7.如權(quán)利要求1所述的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，步驟i的步驟包括：

8.一種使用權(quán)利要求1-7中任一的制作方法制備的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，該功率器件包括依次層疊設(shè)置的氮化鎵襯底、鈍化層、介質(zhì)疊層及層間介電層，所述介質(zhì)疊層包括從上至下層疊設(shè)置的第一介質(zhì)層、第一刻蝕阻擋層、第二介質(zhì)層、第二刻蝕阻擋層及第三介質(zhì)層，在所述第一介質(zhì)層與層間介電層之間設(shè)有第一柵極場(chǎng)板，在所述第二介質(zhì)層和層間介電層之間設(shè)有第二柵極場(chǎng)板，在所述鈍化層與層間介電層之間設(shè)有柵極，在所述第三介質(zhì)層與鈍化層之間設(shè)有與所述柵極相互隔離的歐姆金屬層，在所述層間介電層及第三介質(zhì)層內(nèi)設(shè)有與所述歐姆金屬層電連接的源極。

9.如權(quán)利要求8所述的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述第一柵極場(chǎng)板和第二柵極場(chǎng)板設(shè)于所述柵極遠(yuǎn)離源極的一側(cè)，且所述第二柵極場(chǎng)板和第一柵極場(chǎng)板為逐級(jí)向遠(yuǎn)離源極一側(cè)向上延伸階梯型場(chǎng)板，所述第二柵極場(chǎng)板分別與所述第一柵極場(chǎng)板及所述柵極連接。

10.如權(quán)利要求9所述的氮化鎵半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，所述第一柵極場(chǎng)板的截面呈矩形，其上表面及側(cè)部分別與部分層間介電層連接，其下表面與第一介電層的上表面連接；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種氮化鎵半導(dǎo)體功率器件及其制作方法，該制作方法包括如下步驟：a、提供一襯底，在襯底上生長(zhǎng)鈍化層；b、制備歐姆金屬層；c、制備介質(zhì)疊層；d、形成第一柵極場(chǎng)板區(qū)域；f、形成柵極區(qū)域；g、制備第一柵極場(chǎng)板、第二柵極場(chǎng)板及柵極；h、制備層間介電層；i、制備源極。本發(fā)明還提供了一種氮化鎵半導(dǎo)體功率器件。本發(fā)明通過(guò)在鈍化層上制作介質(zhì)疊層，然后根據(jù)柵極和柵極場(chǎng)板的位置對(duì)介質(zhì)疊層進(jìn)行刻蝕，以形成柵極區(qū)域及柵極場(chǎng)板區(qū)域，再分別在柵極區(qū)域和柵極場(chǎng)板區(qū)域制作柵極和柵極場(chǎng)板，不僅簡(jiǎn)化了制作工藝，還能降低制作成本。本發(fā)明制得的半導(dǎo)體功率器件具有體積小，產(chǎn)品質(zhì)量好等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：張銘宏,郭超凡,王中黨,高吳昊
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海鎵未來(lái)科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19