本發(fā)明涉及電子器件領(lǐng)域，特別涉及一種具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、在很多半導(dǎo)體器件中，比如傳統(tǒng)的單向耐壓的橫向氮化鎵高電子遷移率晶體管（gan?high?electron?mobility?transistor，gan?hemt）器件中都存在三個(gè)電極：源極（source）、柵極（gate）、漏極（drain），在器件關(guān)斷時(shí)，drain極為高電位，source極和gate極為低電位。而雙向耐壓的雙向?qū)ǖ膅an?hemt器件中存在一種共drain的器件結(jié)構(gòu)，即器件沒有實(shí)際的drain極，而是具有兩個(gè)source極（source1和source2）和兩個(gè)gate極，在器件處于正向和反向耐壓狀態(tài)時(shí)，兩個(gè)極會(huì)輪流作為高壓電極和低壓電極。

2、這些半導(dǎo)體器件在制作時(shí)，需要將器件置于在襯底上進(jìn)行制作，對(duì)于單向ganhemt器件，襯底一般會(huì)選擇與source短接、與gate短接或者浮空，除去襯底浮空的情況外，可以認(rèn)為襯底也是低電位；而雙向gan?hemt器件的工作狀態(tài)較為復(fù)雜，其襯底也無法簡單的通過和某個(gè)電極短路來獲得一個(gè)穩(wěn)定的電位，在一些應(yīng)用中，會(huì)將襯底連接至一個(gè)交流電的中點(diǎn)電位來保證其穩(wěn)定，對(duì)于雙向器件的具體的工作狀態(tài)來說，這個(gè)交流電的中點(diǎn)電位可以認(rèn)為是高壓電極和低壓電極的中點(diǎn)電位。對(duì)于高壓gan?hemt器件，高壓結(jié)構(gòu)和低壓結(jié)構(gòu)的隔離非常重要，是影響可靠性風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵因素。

3、當(dāng)對(duì)襯底上的器件進(jìn)行切割時(shí)，一般會(huì)先將切割道處器件的外延結(jié)構(gòu)刻蝕后裸露出襯底，然后進(jìn)行切割，這樣可以減少切割時(shí)帶來的應(yīng)力和震動(dòng)導(dǎo)致器件邊緣產(chǎn)生機(jī)械損傷。但刻蝕和切割的過程仍不可避免的產(chǎn)生機(jī)械損傷，會(huì)導(dǎo)致器件邊緣的粗糙度增加和材料裂紋的產(chǎn)生，這些機(jī)械損傷可能會(huì)擴(kuò)散至器件的有源區(qū)，給水汽和沾污提供入侵通道，并且在電壓等條件的共同作用下，可能會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕進(jìn)一步惡化器件邊緣的結(jié)構(gòu)，帶來可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

4、其中，在單向gan?hemt器件的有源區(qū)里，一般會(huì)將source、gate和drain的順序重復(fù)排列，并且會(huì)將低電位的source放置在有源區(qū)的邊緣，這樣可以使得每一根drain都會(huì)被夾在兩根gate之間，從而使得高壓的drain遠(yuǎn)離了切割道，從而減少可靠性風(fēng)險(xiǎn)。而對(duì)于雙向gan?hemt器件，因?yàn)槊總€(gè)電極都會(huì)在某個(gè)工作狀態(tài)時(shí)處于高壓狀態(tài)，無法像單向器件結(jié)構(gòu)那樣將高壓端與切割道隔離，source1和source2分別與切割道之間總會(huì)存在較大電位差的工作狀態(tài)，且該電位差會(huì)正負(fù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步的增大可靠性風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實(shí)施例提供一種具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制作方法，實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件的高可靠性。

2、本發(fā)明實(shí)施例一方面提供一種具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其包括：外延結(jié)構(gòu)，所述外延結(jié)構(gòu)設(shè)置于襯底上，所述外延結(jié)構(gòu)包括有源區(qū)和有源區(qū)外圍的隔離區(qū)，其中：

3、所述有源區(qū)包括所述半導(dǎo)體器件的多個(gè)源極及所述源極對(duì)應(yīng)的柵極，所述有源區(qū)最上端的源極與最下端的源極為相等電位的電極；

4、所述有源區(qū)內(nèi)包括多組電極，每組電極包括源極和包圍所述源極的柵極，且相鄰電極組所包括的源極的電位為不等電位；

5、所述隔離區(qū)將所述有源區(qū)內(nèi)的電極包圍，包括至少一圈離子注入?yún)^(qū)域和至少一圈金屬環(huán)結(jié)構(gòu)，所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)與所述離子注入?yún)^(qū)域間隔地設(shè)置于所述隔離區(qū)，且距離所述有源區(qū)的電極最近的是一圈離子注入?yún)^(qū)域；

6、所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)是通過所述外延結(jié)構(gòu)上的通孔與所述襯底相連的、或所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)是通過外部的封裝打線與所述襯底相連的；

7、所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)的電位、所述襯底、與所述有源區(qū)最上端或最下端的源極的電位相同或近似相等。

8、本發(fā)明實(shí)施例另一方面提供一種具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其包括：外延結(jié)構(gòu)，所述外延結(jié)構(gòu)設(shè)置于襯底上，所述外延結(jié)構(gòu)包括有源區(qū)和有源區(qū)外圍的隔離區(qū)，其中：

9、所述有源區(qū)包括所述半導(dǎo)體器件的多個(gè)源極及所述源極對(duì)應(yīng)的柵極，所述有源區(qū)最上端的源極與最下端的源極為相等電位的電極；

10、所述有源區(qū)內(nèi)的各個(gè)電極為條狀電極，所述有源區(qū)內(nèi)兩個(gè)相鄰的第一源極和第二源極之間設(shè)置有兩個(gè)柵極，在所述半導(dǎo)體器件導(dǎo)通時(shí)，所述兩個(gè)柵極導(dǎo)通；在所述半導(dǎo)體器件關(guān)斷時(shí)，在所述第一源極為高電位且第二源極為低電位時(shí)，關(guān)斷所述兩個(gè)柵極中的第二柵極，在所述第一源極為低電位且第二源極為高電位時(shí)，關(guān)斷所述兩個(gè)柵極中的第一柵極；

11、所述隔離區(qū)將所述有源區(qū)內(nèi)的電極包圍，包括至少一圈離子注入?yún)^(qū)域和至少一圈金屬環(huán)結(jié)構(gòu)，所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)與所述離子注入?yún)^(qū)域間隔地設(shè)置于所述隔離區(qū)，且距離所述有源區(qū)的電極最近的是一圈離子注入?yún)^(qū)域；

12、所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)是通過所述外延結(jié)構(gòu)上的通孔與所述襯底相連的、或所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)是通過內(nèi)部的金屬互聯(lián)、外部的封裝打線與所述襯底相連的；

13、所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)的電位、所述襯底、與所述有源區(qū)最上端或最下端的源極的電位相同或近似相等。

14、本發(fā)明實(shí)施例制作又一方面提供一種具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制作方法，包括：

15、在襯底上設(shè)置外延結(jié)構(gòu)；

16、將所述半導(dǎo)體器件的有源區(qū)和隔離區(qū)設(shè)置于所述外延結(jié)構(gòu)的一區(qū)域，所述半導(dǎo)體器件是如本發(fā)明實(shí)施例一方面或另一方面所述的具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件；

17、將所述一區(qū)域的襯底和所述外延結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割，得到所述半導(dǎo)體器件。

18、可見，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件主要是在外延結(jié)構(gòu)的有源區(qū)外圍設(shè)置隔離區(qū)，并在設(shè)置有源區(qū)的電極時(shí)，將有源區(qū)最上端和最下端的源極設(shè)置為相等電位的電極，且相鄰的源極為不等電位的電極，而在隔離區(qū)設(shè)置有至少一圈金屬環(huán)結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)離子注入?yún)^(qū)域，這樣通過金屬環(huán)結(jié)構(gòu)及離子注入?yún)^(qū)域可以將有源區(qū)內(nèi)的源極得到有效地可靠性提升，從而實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件的高可靠性。且金屬環(huán)結(jié)構(gòu)的電位、襯底與有源區(qū)最上端或最下端的源極的電位相同或近似相等，可以減少電化學(xué)腐蝕，這樣也可以完全消除金屬環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)外的電位差獲得高可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括：外延結(jié)構(gòu)，所述外延結(jié)構(gòu)設(shè)置于襯底上，所述外延結(jié)構(gòu)包括有源區(qū)和有源區(qū)外圍的隔離區(qū)，其中：

2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在所述隔離區(qū)包括一圈離子注入?yún)^(qū)域和一圈金屬環(huán)結(jié)構(gòu)，所述一圈金屬環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述一圈離子注入?yún)^(qū)域之外，或者；

3.如權(quán)利要求1或2所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述隔離區(qū)中的離子注入?yún)^(qū)域是設(shè)置在所述外延結(jié)構(gòu)內(nèi)；

4.如權(quán)利要求1所述半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)與所述外延結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有絕緣介質(zhì)。

5.如權(quán)利要求1和2中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)包括一層或多層金屬結(jié)構(gòu)形成的金屬環(huán)。

6.如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在所述金屬環(huán)結(jié)構(gòu)上設(shè)置場板。

7.一種具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件，其特征在于，包括：外延結(jié)構(gòu)，所述外延結(jié)構(gòu)設(shè)置于襯底上，所述外延結(jié)構(gòu)包括有源區(qū)和有源區(qū)外圍的隔離區(qū)，其中：

8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，在所述隔離區(qū)包括一圈離子注入?yún)^(qū)域和一圈金屬環(huán)結(jié)構(gòu)，所述一圈金屬環(huán)結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述一圈離子注入?yún)^(qū)域之外，或者；

9.如權(quán)利要求7或8所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述隔離區(qū)中的離子注入?yún)^(qū)域是設(shè)置在所述外延結(jié)構(gòu)內(nèi)；

10.一種具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明實(shí)施例公開了一種具有等電位電極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件及其制作方法，應(yīng)用于電子器件技術(shù)領(lǐng)域。半導(dǎo)體器件主要是在外延結(jié)構(gòu)的有源區(qū)外圍設(shè)置隔離區(qū)，并在設(shè)置有源區(qū)的電極時(shí)，將有源區(qū)最上端和最下端的源極設(shè)置為相等電位的電極，且相鄰的源極為不等電位的電極，而在隔離區(qū)設(shè)置有至少一圈金屬環(huán)結(jié)構(gòu)和至少一個(gè)離子注入?yún)^(qū)域，這樣通過金屬環(huán)結(jié)構(gòu)及離子注入?yún)^(qū)域可以將有源區(qū)內(nèi)的源極得到有效地可靠性提升，從而實(shí)現(xiàn)了半導(dǎo)體器件的高可靠性。且金屬環(huán)結(jié)構(gòu)的電位、襯底與有源區(qū)最上端或最下端的源極的電位相同或近似相等，可以減少電化學(xué)腐蝕，這樣也可以完全消除金屬環(huán)結(jié)構(gòu)內(nèi)外的電位差獲得高可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：高吳昊,吳毅鋒,曾凡明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：珠海鎵未來科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19