[发明专利]功率半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及功率半导体器件，更具体地，涉及具有电极阵列结构的功率半导体器件，该电极阵列结构配置为改善均匀的电流扩展和正向电流。

背景技术

肖特基二极管，一种功率半导体器件，被使用在包括电源器件、汽车、通讯装置等的各个领域中。随着能量消耗的增加，高能量效率以及高速度和高功率被要求作为肖特基二极管的特性。为了实现以上特性，需要解决非均匀的电流扩展和正向电流的减小。

在常规肖特基二极管中，阳极电极和阴极电极都设置在一个表面上。阳极电极包括设置在该一个表面的一侧上的单个阳极电极焊垫，而阴极电极包括设置在面对阳极电极焊垫的另一侧上的单个阴极电极焊垫。在常规肖特基二极管中，电流流动区域受到限制，电流传输速度低。

从阳极电极焊垫流动到阴极电极焊垫的电流在一个方向上流动。因此，会造成电流拥挤。而且，由于连接到阳极电极焊垫的多个电极指和连接到阴极电极焊垫的多个指分别与阳极电极焊垫和阴极电极焊垫间隔开，所以传输的电流被减弱。

发明内容

本发明的一个方面提供通过将阳极电极焊垫设置在氮化物半导体层的中央并围绕阳极电极焊垫设置多个阴极电极焊垫而能够改善电流扩展和正向电流的功率半导体器件、以及该功率半导体器件的制造方法。

本发明的另一个方面提供通过提供有在离开阳极电极焊垫的方向上具有减小的宽度的电极汇流线和在离开阳极电极焊垫的方向上具有减小的长度的多个阳极电极指而能够增大电流传输效率的功率半导体器件、以及该功率半导体器件的制造方法。

根据本发明的一个方面，提供一种功率半导体器件，包括：阳极电极，包括阳极电极焊垫、电极汇流线、以及多个第一阳极电极指和多个第二阳极电极指，该阳极电极焊垫设置在外延结构的中央，该电极汇流线连接到阳极电极焊垫上彼此面对的第一侧和第二侧，该电极汇流线每个在离开阳极电极焊垫的方向上具有减小的宽度，该多个第一阳极电极指和该多个第二阳极电极指与阳极电极焊垫上彼此面对的第三侧和第四侧连接并还与电极汇流线的两侧连接；阴极电极，包括第一阴极电极焊垫和第二阴极电极焊垫、多个第一阴极电极指、以及多个第二阴极电极指，该第一阴极电极焊垫和该第二阴极电极焊垫关于阳极电极焊垫彼此面对设置，该多个第一阴极电极指与第一阴极电极焊垫连接并与多个第一阳极电极指交替布置，该多个第二阴极电极指与第二阴极电极焊垫连接并与多个第二阳极电极指交替布置；以及绝缘层，设置在阳极电极的外部处以绝缘阴极电极。

电极汇流线可以具有其中宽度在离开阳极电极焊垫的方向上阶梯地减小的台阶结构。

电极汇流线可以具有其中宽度在离开阳极电极焊垫的方向上以恒定的倾斜角而减小的渐缩结构。

多个第一阳极电极指和多个第二阳极电极指可以在离开阳极电极焊垫的方向上具有减小的长度。

第一阴极电极焊垫和第二阴极电极焊垫可以关于阳极电极焊垫设置得邻近外延结构的上部的两个侧表面。

第一阴极电极焊垫和第二阴极电极焊垫可以关于阳极电极焊垫设置得邻近外延结构的上部的对角线拐角。

外延结构可以包括依次形成在衬底上的缓冲层、非掺杂的氮化物半导体层、氮化物半导体层和盖层。

阳极电极可以接合到盖层，阴极电极可以设置在通过盖层暴露的氮化物半导体层上并与阳极电极隔开预定间隔。

氮化物半导体层可以包括设置在非掺杂的氮化物半导体上的第一氮化物半导体层；以及设置在第一氮化物半导体层上的第二氮化物半导体层。

第一氮化物半导体层可以包括氮化铝（AlN），第二氮化物半导体层可以包括氮化铝镓（AlGaN）。

绝缘层可以提供在构成阳极电极的阳极电极焊垫、多个第一阳极电极指和多个第二阳极电极指的外部处，从而绝缘构成阴极电极的多个第一阴极电极指和多个第二阴极电极指。

阳极电极和阴极电极可以每个包括从镍（Ni）、铝（Al）、钛（Ti）、钛氮化物（TiN）、铂（Pt）、金（Au）、二氧化钌（RuO₂）、钒（V）、钨（W）、钨氮化物（WN）、铪（Hf）、铪氮化物（HfN）、钼（Mo）、镍硅化物（NiSi）、钴硅化物（CoSi₂）、钨硅化物（WSi）、铂硅化物（PtSi）、铱（Ir）、锆（Zr）、钽（Ta）、钽氮化物（TaN）、铜（Cu）、钌（Ru）和钴（Co）中选择的至少一种金属性材料。

附图说明

从以下结合附图对示范性实施例的描述，本发明的这些和/或其他的方面、特征和优点将变得显然并更易于理解，在附图中：