[发明专利]一种横向氮化镓功率整流器件及其制作方法

说明书

本发明提供一种横向氮化镓功率整流器件，包括衬底，缓冲层，势垒层，以及钝化介质层，其中：势垒层的两端分别具有第一刻蚀凹槽和第二刻蚀凹槽，钝化介质层在靠近第一刻蚀凹槽的一端具有与第一刻蚀凹槽相邻的第三凹槽，第三凹槽的深度达到势垒层的表面，在第一刻蚀凹槽和第三凹槽内形成有阳极结构，在第二刻蚀凹槽内形成有阴极结构。本发明还提供一种横向氮化镓功率整流器件的制作方法。本发明能够避免阳极的刻蚀或者注入损伤，提高二极管的可靠性和寿命。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种横向氮化镓功率整流器件及其制作方法。

背景技术

现代科技对半导体功率器件的体积，可靠性，耐压，功耗等方面不断提出更高的要求。随着晶体管特征尺寸的缩小，由于短沟道效应等物理规律和制作成本的限制，主流硅基材料与CMOS技术正发展到10纳米工艺节点而很难继续提升。氮化镓具有较宽的禁带宽度，高热导率、强原子键、化学稳定性好、工作温度高、击穿电压高、抗辐照能力强等性质，适用于光电子、高温大功率器件和高频微波器件等应用。所以氮化镓被认为是新一代集成电路半导体材料，具有广阔的应用前景。

二极管在电力电子领域具有极其重要的地位，顺向偏压允许电流由单一方向通过二极管，逆向偏压阻断电流由反方向通过二极管，因此通常作为整流使用。肖特基二极管(Schottky Barrier Diode，SBD)是以金、银、铝、铂等贵金属为正极，以N型半导体为负极，利用二者接触面上形成的势垒具有整流特性而制成的金属-半导体器件，具有开关频率高和正向压降低的优点。

传统的AlGaN或GaN肖特基二极管(SBD)的阳极肖特基金属通常直接淀积在势垒层的表面，导通时电子不仅需克服肖特基势垒，还需流经高阻的势垒层，使得其开启电压较大。为降低AlGaN或GaN异质结二极管的开启电压与导通电阻，各种新型阳极结构的二极管不断出现，并取得了较大突破。但各种新型阳极结构多数均采用刻蚀势垒层并注入或淀积介质层的方法制备二极管阳极结构，生产工艺较为复杂，且可靠性有待提高。

因此，亟需设计一种新型横向结构的氮化镓功率整流器件及其制作方法，在降低二极管开启电压与导通电阻的基础上，避免二极管阳极结构的刻蚀，提高器件寿命及可靠性。

发明内容

本发明提供的横向氮化镓功率整流器件及其制作方法，能够针对现有技术的不足，采用薄势垒外延片刻蚀以及图形化淀积法，避免常规氮化镓二极管的阳极刻蚀损伤，降低工艺复杂程度。

第一方面，本发明提供一种横向氮化镓功率整流器件，包括衬底，位于所述衬底表面的缓冲层，位于所述缓冲层表面的势垒层，以及位于所述势垒层的表面的钝化介质层，其中：

所述势垒层的两端分别具有第一刻蚀凹槽和第二刻蚀凹槽，所述钝化介质层在靠近所述第一刻蚀凹槽的一端具有与所述第一刻蚀凹槽相邻的第三凹槽，所述第三凹槽的深度达到所述势垒层的表面，在所述第一刻蚀凹槽和所述第三凹槽内形成有阳极结构，在所述第二刻蚀凹槽内形成有阴极结构。

可选地，上述第一刻蚀凹槽和所述第三凹槽中淀积有阳极金属。

可选地，上述第一刻蚀凹槽中淀积有第一阳极金属，所述第三凹槽中淀积有第二阳极金属。

可选地，上述阳极金属的材质为Ti、Al、Ni、TiN等欧姆合金。

可选地，上述势垒层的材料为AlGaN或GaN。

可选地，上述第一刻蚀凹槽和所述第二刻蚀凹槽的刻蚀深度为所述势垒层的厚度的1/5-2/3。

可选地，上述钝化介质层的材料为SiN、AlN、SiO₂或者Al₂O₃等。

另一方面，本发明提供一种上述氮化硅功率整流器件的制作方法，其中包括：