本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，特別涉及一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、氮化鎵（gan）高電子遷移率晶體管（hemt）器件具有優(yōu)越的器件性能，在高頻以及高功率領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。氮化鎵hemt器件主要分為耗盡型器件（d-mode）和增強(qiáng)型器件（e-mode），耗盡型氮化鎵hemt器件的結(jié)構(gòu)簡單，能夠最大程度保留氮化鎵異質(zhì)結(jié)的高電子濃度以及高電子遷移率，同時(shí)耗盡型氮化鎵hemt器件的柵極也十分可靠。

2、在gan?hemt器件中，場板的引入可以抑制表面電場的集中，減輕電場尖峰現(xiàn)象。對(duì)于高壓器件，通常需要多層場板，并且通過調(diào)節(jié)每層場板的長度與高度以實(shí)現(xiàn)理想的電場分布。但是，這一技術(shù)的缺點(diǎn)在于場板邊緣處的電場強(qiáng)度較大，擊穿容易在較低電位時(shí)提前發(fā)生，而且有可能發(fā)生在表面處，因而對(duì)介質(zhì)層的質(zhì)量有較高的要求。

3、現(xiàn)有器件結(jié)構(gòu)采用接觸式場板結(jié)構(gòu)，介質(zhì)層與介質(zhì)層之間存在刻蝕阻擋層；現(xiàn)有器件場板工藝需要先干法刻蝕掉介質(zhì)層，再濕法刻蝕掉刻蝕阻擋層。多次刻蝕容易導(dǎo)致場板金屬、刻蝕阻擋層、介質(zhì)層接觸區(qū)域產(chǎn)生刻蝕損傷，并導(dǎo)致局部電場分布不均勻，影響器件的可靠性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件及其制作方法，能夠提高器件可靠性。

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，包括以下步驟：

3、a、提供一氮化鎵襯底，并在所述氮化鎵襯底上沉積第一介質(zhì)層；

4、b、對(duì)源極區(qū)域和漏極區(qū)域的所述第一介質(zhì)層以及所述氮化鎵襯底進(jìn)行刻蝕，以形成歐姆接觸孔；

5、c、在所述歐姆接觸孔中及第一介質(zhì)層上沉積歐姆金屬層，并對(duì)歐姆金屬層進(jìn)行刻蝕以形成歐姆電極；

6、d、在所述第一介質(zhì)層和所述歐姆電極上沉積第二介質(zhì)層；

7、e、在所述第二介質(zhì)層上制作一級(jí)場板；

8、f、在所述第二介質(zhì)層和所述一級(jí)場板上依次沉積下層介質(zhì)層和上層介質(zhì)層，其中在同等刻蝕條件下，所述下層介質(zhì)層的刻蝕速度小于所述上層介質(zhì)層的刻蝕速度；

9、g、對(duì)除上級(jí)場板區(qū)域之外的上層介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕操作，以在所述上層介質(zhì)層上形成所述上級(jí)場板區(qū)域、在所述下層介質(zhì)層上形成下級(jí)場板區(qū)域；

10、h、對(duì)柵極區(qū)域進(jìn)行刻蝕操作，以形成柵極接觸孔；

11、i、在所述柵極接觸孔中形成柵極金屬，在所述下級(jí)場板區(qū)域上形成下級(jí)場板，在所述上級(jí)場板區(qū)域上形成上級(jí)場板。

12、其中，在所述對(duì)柵極區(qū)域進(jìn)行刻蝕操作、以形成柵極接觸孔的步驟之前，在所述上層介質(zhì)層及所述下層介質(zhì)層上制作保護(hù)介質(zhì)層。

13、其中，所述上層介質(zhì)層與所述下層介質(zhì)層二者在同等刻蝕條件下的刻蝕速率之比大于10:1。

14、其中，所述下級(jí)場板與所述柵極金屬連接，或者，所述下級(jí)場板與所述柵極金屬分離。

15、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供另一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，包括以下步驟：

16、a、提供一氮化鎵襯底，并在所述氮化鎵襯底上沉積第一介質(zhì)層；

17、b、對(duì)源極區(qū)域和漏極區(qū)域的所述第一介質(zhì)層以及所述氮化鎵襯底進(jìn)行刻蝕，以形成歐姆接觸孔；

18、c、在所述歐姆接觸孔中及第一介質(zhì)層上沉積歐姆金屬層，并對(duì)所述歐姆金屬層進(jìn)行刻蝕以形成歐姆電極；

19、d、在所述第一介質(zhì)層和所述歐姆電極上沉積第二介質(zhì)層；

20、e、在所述第二介質(zhì)層上制作一級(jí)場板；

21、f、在所述第二介質(zhì)層和所述一級(jí)場板上沉積第三介質(zhì)層；

22、g、對(duì)柵極區(qū)域進(jìn)行刻蝕操作，以形成柵極接觸孔；

23、h、在所述柵極接觸孔中形成柵極金屬，在所述第三介質(zhì)層上制作二級(jí)場板；

24、i、在所述柵極金屬、二級(jí)場板及第三介質(zhì)層上依次沉積下層介質(zhì)層和上層介質(zhì)層，其中在同等刻蝕條件下，所述下層介質(zhì)層的刻蝕速度小于所述上層介質(zhì)層的刻蝕速度；

25、j、對(duì)除上級(jí)場板區(qū)域之外的上層介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕操作，以在所述上層介質(zhì)層上形成所述上級(jí)場板區(qū)域、在所述下層介質(zhì)層上形成下級(jí)場板區(qū)域；

26、k、在下級(jí)場板區(qū)域上形成下級(jí)場板，在所述上級(jí)場板區(qū)域上形成上級(jí)場板。

27、其中，在所述在下級(jí)場板區(qū)域上形成下級(jí)場板、在所述下級(jí)場板區(qū)域上形成下級(jí)場板的步驟之前，在所述上層介質(zhì)層及所述下層介質(zhì)層上制作保護(hù)介質(zhì)層。

28、其中，所述上層介質(zhì)層與所述下層介質(zhì)層二者在同等刻蝕條件下的刻蝕速率之比大于10:1。

29、其中，所述二級(jí)場板與所述柵極金屬相連，或者，所述二級(jí)場板與或所述柵極金屬分離。

30、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了再一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，包括以下步驟：

31、a、提供一氮化鎵襯底，并在氮化鎵襯底上沉積第一介質(zhì)層；

32、b、對(duì)源極區(qū)域和漏極區(qū)域的所述第一介質(zhì)層以及所述氮化鎵襯底進(jìn)行刻蝕，以形成歐姆接觸孔；

33、c、在所述歐姆接觸孔中及第一介質(zhì)層上沉積歐姆金屬層，并對(duì)所述歐姆金屬層進(jìn)行刻蝕以形成歐姆電極；

34、d、在第一介質(zhì)層和歐姆電極上沉積第二介質(zhì)層；

35、e、在所述第二介質(zhì)層上制作一級(jí)場板；

36、f、在所述一級(jí)場板和所述第二介質(zhì)層上沉積第三介質(zhì)層；

37、g、在所述第三介質(zhì)層上制作二級(jí)場板；

38、h、在所述第三介質(zhì)層及二級(jí)場板上依次沉積下層介質(zhì)層和上層介質(zhì)層；其中在同等刻蝕條件下，所述下層介質(zhì)層的刻蝕速度小于所述上層介質(zhì)層的刻蝕速度；

39、i、對(duì)除上級(jí)場板區(qū)域之外的上層介質(zhì)層進(jìn)行刻蝕操作，以在所述上層介質(zhì)層上形成所述上級(jí)場板區(qū)域、在所述下層介質(zhì)層上形成下級(jí)場板區(qū)域；

40、j、在柵極區(qū)域進(jìn)行刻蝕操作，以形成柵極接觸孔；

41、k、在所述柵極接觸孔中形成柵極金屬，在所述下級(jí)場板區(qū)域上形成下級(jí)場板，在所述上級(jí)場板區(qū)域上形成上級(jí)場板。

42、第四方面，本發(fā)明還提供一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件，通過前述的具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法制備而成。

43、本發(fā)明提供的具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件及其制作方法，在同等刻蝕條件下，下層介質(zhì)層的刻蝕速度小于上層介質(zhì)層的刻蝕速度，上級(jí)場板區(qū)域之外的上層介質(zhì)層被完全刻蝕掉后，下層介質(zhì)層僅少部分被刻蝕掉，從而無需在兩層介質(zhì)層之間設(shè)置刻蝕停止層，減少制作流程，節(jié)省了制備時(shí)間；同時(shí)可以避免兩層介質(zhì)層之間產(chǎn)生縫隙，場板在該位置處的形狀成型效果較好，進(jìn)而減少因刻蝕損傷導(dǎo)致的電場局部集中效應(yīng)，提高器件的可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，在所述對(duì)柵極區(qū)域進(jìn)行刻蝕操作、以形成柵極接觸孔的步驟之前，在所述上層介質(zhì)層及所述下層介質(zhì)層上制作保護(hù)介質(zhì)層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，所述上層介質(zhì)層與所述下層介質(zhì)層二者在同等刻蝕條件下的刻蝕速率之比大于10:1。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，所述下級(jí)場板與所述柵極金屬連接，或者，所述下級(jí)場板與所述柵極金屬分離。

5.一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，在所述在下級(jí)場板區(qū)域上形成下級(jí)場板、在所述下級(jí)場板區(qū)域上形成下級(jí)場板的步驟之前，在所述上層介質(zhì)層及所述下層介質(zhì)層上制作保護(hù)介質(zhì)層。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，所述上層介質(zhì)層與所述下層介質(zhì)層二者在同等刻蝕條件下的刻蝕速率之比大于10:1。

8.根據(jù)權(quán)利要求5-7任一項(xiàng)所述的具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，所述二級(jí)場板與所述柵極金屬相連，或者，所述二級(jí)場板與或所述柵極金屬分離。

9.一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

10.一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件，其特征在于，通過權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件的制作方法制備而成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種具有多層場板的半導(dǎo)體功率器件及其制作方法。制作方法包括：提供一氮化鎵襯底，沉積第一介質(zhì)層；制作歐姆接觸孔；制作歐姆電極；沉積第二介質(zhì)層；制作一級(jí)場板；依次沉積下層介質(zhì)層和上層介質(zhì)層；制作上級(jí)場板區(qū)域、下級(jí)場板區(qū)域；制作下級(jí)場板、上級(jí)場板。在同等刻蝕條件下，下層介質(zhì)層的刻蝕速度小于上層介質(zhì)層的刻蝕速度，上級(jí)場板區(qū)域之外的上層介質(zhì)層被完全刻蝕掉后，下層介質(zhì)層僅少部分被刻蝕掉，從而無需在兩層介質(zhì)層之間設(shè)置刻蝕停止層，減少制作流程，節(jié)省了制備時(shí)間；同時(shí)可以避免兩層介質(zhì)層之間產(chǎn)生縫隙，場板在該位置處的形狀成型效果較好，進(jìn)而減少因刻蝕損傷導(dǎo)致的電場局部集中效應(yīng)，提高器件的可靠性。

技術(shù)研發(fā)人員：郭超凡,張銘宏,吳毅鋒,王中黨
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