[发明专利]带保护环结构的氮化物器件

说明书

本发明公开了一种带保护环的氮化物器件,包括有源区和终端区的氮化物器件结构；所述氮化物器件结构包括衬底、氮化物缓冲层、外延结构、介质层、漏极、源极、栅极、保护环沟槽和保护环金属；所述氮化物缓冲层形成在所述衬底上；所述外延结构包括自下而上依次设置在所述氮化物缓冲层上的氮化物沟道层、氮化物插入层和氮化物势垒层。本发明由于在有源区和终端区之间设置保护环沟槽结构，使得有源区和终端区的外延结构电气隔离，同时保护环金属和源极电气连接，可以有效提升器件的静电防护能力和可靠性。

技术领域

本发明属于氮化物半导体器件技术领域，具体涉及一种带保护环的氮化物器件。

背景技术

静电在人们日常生活中无处不在，当带有静电的物体碰触到半导体器件后，就会对器件产生静电放电，从而形成瞬时大电流造成器件损伤甚至失效。因此，静电防护作为半导体器件设计中的重要环节。

目前，常规的氮化物器件为平面横向结构，其栅极和源极之间极易受到静电冲击而引起静电击穿。常规的氮化物器件静电防护主要依靠器件栅极结构和漏极结构设计保证瞬时脉冲大电流相对地均匀横向分布，不至于聚集在栅极边缘导致器件受到损伤。但是，较强的静电放电产生的大电流，会使得栅极边缘处出现瞬时电流聚集，导致此处发生雪崩击穿，造成氮化物器件的失效。

发明内容

本发明的主要目的在于针对上述现有技术存在的问题，提出一种带保护环的氮化物器件，可以有效提升器件的静电防护能力和可靠性。

本发明的一种实施方案是：提供一种带保护环的氮化物器件，包括有源区和终端区的氮化物器件结构；所述氮化物器件结构包括衬底、氮化物缓冲层、外延结构、介质层、漏极、源极、栅极、保护环沟槽和保护环金属；所述氮化物缓冲层形成在所述衬底上；所述外延结构包括自下而上依次设置在所述氮化物缓冲层上的氮化物沟道层、氮化物插入层和氮化物势垒层；所述介质层形成在所述外延结构上；所述源极形成在所述氮化物势垒层上，且所述源极的底端至少部分嵌入所述氮化物势垒层内部；所述漏极形成在所述氮化物势垒层上，且所述漏极的底端至少部分嵌入所述氮化物势垒层内部；所述栅极形成在所述介质层上，且位于所述漏极和所述源极之间；所述保护环沟槽被设置成完全围绕所述有源区的所述终端区中，且所述保护环沟槽贯穿位于所述氮化物缓冲层上的所述外延结构设置于所述氮化物缓冲层中；所述保护环金属形成在所述终端区中的所述保护环沟槽中，且所述保护环金属和所述源极电气连接。

进一步，所述终端区围绕所述有源区，且所述终端区采用刻蚀或局部离子注入工艺使得所述保护环沟槽和所述有源区电气隔离。

本发明的另一种实施方案是：提供一种带保护环的氮化物器件，包括有源区和终端区的氮化物器件结构；所述氮化物器件结构包括衬底、氮化物缓冲层、外延结构、介质层、漏极、源极、栅极、保护环沟槽和保护环金属；所述氮化物缓冲层形成在所述衬底上；所述外延结构包括自下而上依次设置在所述氮化物缓冲层上的氮化物沟道层、氮化物插入层、氮化物势垒层和p型氮化物层；所述介质层形成在所述外延结构上；所述源极形成在所述氮化物势垒层上，且所述源极的底端至少部分嵌入所述氮化物势垒层内部；所述漏极形成在所述氮化物势垒层上，且所述漏极的底端至少部分嵌入所述氮化物势垒层内部；所述栅极形成在所述p型氮化物层上；所述保护环沟槽被设置成完全围绕所述有源区的所述终端区中，且所述保护环沟槽贯穿位于所述氮化物缓冲层上的所述外延结构设置于所述氮化物缓冲层中；所述保护环金属形成在所述终端区中的所述保护环沟槽中，且所述保护环金属和所述源极电气连接。

进一步，所述终端区围绕所述有源区，且所述终端区采用刻蚀或局部离子注入工艺使得所述保护环沟槽和所述有源区电气隔离。

区别现有技术的情况，本发明通过在有源区和终端区之间设置保护环沟槽结构，且终端区采用刻蚀或局部离子注入工艺使得保护环沟槽和有源区电气隔离，另外，终端区的保护环金属和有源区的源极电气连接，从而使得衬底、保护环金属和源极之间形成电气连接，达到栅极和源极之间瞬时大电流面积较大的泄放通道，可以有效提升器件的静电防护能力和可靠性。