[发明专利]基于弧形漏场板和肖特基漏极的垂直型功率晶体管有效

专利信息
申请号: 201710198803.6 申请日: 2017-03-29
公开(公告)号: CN106960873B 公开(公告)日: 2019-08-13
发明(设计)人: 毛维;边照科;郝跃;李康;张进成;陈大政;杨凌;张鹏 申请(专利权)人: 西安电子科技大学
主分类号: H01L29/778 分类号: H01L29/778;H01L29/40;H01L29/47;H01L21/335
代理公司: 陕西电子工业专利中心 61205 代理人: 王品华
地址: 710071*** 国省代码: 陕西;61
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摘要:
搜索关键词: 基于 弧形 漏场板 肖特基漏极 垂直 功率 晶体管
【权利要求书】:

1.一种基于弧形漏场板和肖特基漏极的垂直型功率晶体管,包括:衬底(1)、漂移层(2)、孔径层(3)、左右两个对称的阻挡层(4)、沟道层(6)、势垒层(7)和钝化层(12),这些层依次堆叠;沟道层(6)和势垒层(7)的两侧刻蚀有凹槽(8),两侧凹槽(8)中淀积有两个源极(9),源极之间的势垒层上面淀积有栅极(10),衬底(1)下面淀积有肖特基漏极(11),钝化层(12)完全包裹在除肖特基漏极(11)底部以外的所有区域,两个对称的阻挡层(4)中间形成孔径(5),其特征在于:

所述钝化层(12),采用弧形结构,即在钝化层(12)的两边刻有弧形台阶(13),弧形台阶上淀积有金属,形成对称的两个弧形场板(14),该弧形场板与肖特基漏极(11)电气连接,形成从漏极开始向上延伸至漂移层的弧形漏场板;该弧形台阶(13)高于肖特基漏极上边界的部分,其表面的任意一点分别与衬底(1)下表面的垂直距离为d,与漂移层(2)的水平距离为e,且满足关系d=5.5+2.5ln(e+0.06),且0μm<d≤11μm,弧形台阶(13)表面与肖特基漏极上边界处于同一水平高度的部位距离漂移层(2)的水平间距为t,t=0.05μm;

所述弧形场板(14)、钝化层(12)和肖特基漏极(11)的下方均覆盖有绝缘介质材料,以形成保护弧形场板的保护层(15)。

2.根据权利要求1所述的垂直型功率晶体管,其特征在于衬底(1),采用n-型GaN材料。

3.根据权利要求1所述的垂直型功率晶体管,其特征在于凹槽(8),其深度大于势垒层(7)的厚度,且小于沟道层(6)与势垒层(7)的总厚度。

4.根据权利要求1所述的垂直型功率晶体管,其特征在于源极(9),其厚度大于凹槽(8)的深度。

5.一种制作基于弧形漏场板和肖特基漏极的垂直型功率晶体管的方法,包括如下过程:

A.在采用n-型半导体材料的衬底(1)上外延n-型GaN半导体材料,形成漂移层(2);

B.在漂移层(2)上外延n型GaN半导体材料,形成厚度为0.5~3μm、掺杂浓度为1×1015~1×1018cm-3的孔径层(3);

C.在孔径层(3)上第一次制作掩模,利用该掩模在孔径层内的两侧位置注入剂量为1×1015~1×1016cm-2的p型杂质,制作厚度b与孔径层厚度相同、宽度a为0.5~5μm的阻挡层(4),两个对称的阻挡层(4)之间形成孔径(5);

D.在两个阻挡层(4)和孔径(5)上部外延GaN半导体材料,形成厚度为0.04~0.2μm的沟道层(6);

E.在沟道层(6)上部外延GaN基宽禁带半导体材料,形成厚度为5~50nm的势垒层(7);

F.在势垒层(7)上第二次制作掩模,利用该掩模在势垒层(7)左、右两侧进行刻蚀,且刻蚀深度大于势垒层(7)的厚度,且小于沟道层(6)与势垒层(7)的总厚度,形成左、右两个凹槽(8);

G.在两个凹槽(8)上部和势垒层(7)的上部第三次制作掩模,利用该掩模在两个凹槽中淀积金属,且所淀积金属的厚度大于凹槽(8)的深度,以制作源极(9);

H.在源极(9)上部和势垒层(7)上部第四次制作掩模,利用该掩模在左、右两侧源极(9)之间的势垒层(7)上部淀积金属,以制作栅极(10);

I.在衬底(1)的背面上淀积金属,以制作肖特基漏极(11);

J.在除了肖特基漏极(11)底部以外的其他所有区域淀积绝缘介质材料,形成包裹的钝化层(12);

K.在肖特基漏极(11)的背面和钝化层(12)的背面制作第五次掩模,利用该掩模在钝化层(12)背面的左右两边内进行刻蚀,形成弧形台阶(13),该弧形台阶(13)高于肖特基漏极上边界的部分,其表面的任意一点分别与衬底下表面的垂直距离d和与漂移层的水平距离e,满足关系d=5.5+2.5ln(e+0.06),且0μm<d≤11μm,弧形台阶表面与肖特基漏极上边界处于同一水平高度的部位距离漂移层(2)的水平间距为t,t=0.05μm;

L.在肖特基漏极(11)的背面、钝化层(12)的背面以及弧形台阶(13)的背面制作第六次掩模,利用该掩模在左右两边的弧形台阶上淀积金属,形成左右对称的两个弧形场板(14),该弧形场板(14)下边界所在高度等于或低于肖特基漏极(11)上边界所在高度,并将该两侧的弧形场板(14)与肖特基漏极(11)电气连接;

M.淀积绝缘介质材料,以完全覆盖两个弧形场板(14)、钝化层(12)和肖特基漏极(11)的下部区域,制作保护层(15),完成整个器件的制作。

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