[发明专利]基于SU-8光阻胶的半导体功率器件及其制备方法和包括其的功率模块

说明书

基于SU‑8光阻胶的半导体功率器件及其制备方法和包括其的功率模块，本发明要解决现有半导体功率器件采用等离子体沉积或蚀刻工艺形成无机绝缘材料保护层时，容易在外延层中产生如裂缝损坏的问题。本发明半导体功率器件中在衬底上形成半导体叠层结构，在半导体叠层结构上互相隔离布置有源极和漏极；在半导体叠层结构上，介于源极和漏极之间设置有栅极；第一钝化层布置在栅极和半导体叠层结构之间，第二钝化层形成在栅极和半导体层的叠层结构上，第一钝化层和第二钝化层均包括光致光阻胶。本发明半导体功率器件中包括光致光阻胶的钝化层，能防止等离子体或蚀刻工艺对器件的损坏。

技术领域

本发明涉及一种基于光阻胶的具有双异质结构的半导体功率器件及其制造方法，以及包括该半导体功率器件的功率模块。

背景技术

随着信息通信技术的快速发展，对高频率、高温、大功率电子元器件的需求不断增加，特别是对能够控制大功率的功率元件正在进行各种各样的研究。对于使用化合物半导体的双异质结构的高电子迁移率晶体管(HEMT)器件，由于交界面处的导带不连续性较大，因此可以形成高浓度的电子集中在交界面处的二维电子气(2DEG)，并且可以在所述2DEG区域中具有高电子迁移率。因而，正在进行使用具有高击穿电压、高饱和电流等的化合物半导体功率器件的各种研究。

然而，通常，在所述2DEG区域的界面处，因电子的表面俘获现象而导致漏极电流减少，并且在夹断状态下产生泄漏电流等，从而耐电压性能可能会降低。为了解决这些技术问题，对诸如氧化硅或氮化硅等无机绝缘材料的保护层已经进行了研究。然而，需要采用等离子体沉积或蚀刻工艺来形成所述无机绝缘材料。因此，当暴露于等离子体时，或者在蚀刻工艺过程中，通常在外延层中会产生如裂缝等的损坏。图1a和图1b示出了当由氮化硅形成保护层时产生的裂缝。另外，由于化合物半导体功率器件的这些缺陷，可能会导致漏极电流密度减少、夹断不良等，从而会出现化合物半导体功率器件的耐电压性能下降问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有化合物半导体功率器件采用等离子体沉积或蚀刻工艺形成无机绝缘材料保护层时，容易在外延层中产生如裂缝损坏的问题，而提供一种基于SU-8光阻胶化合物的半导体功率器件及其制备方法和包括其的功率模块。

本发明基于SU-8光阻胶的半导体功率器件包括衬底、半导体叠层结构、源极、漏极和栅极，在衬底上形成半导体叠层结构，在半导体叠层结构上互相隔离布置有源极和漏极；在半导体叠层结构上，介于源极和漏极之间设置有栅极；第一钝化层布置在栅极和半导体叠层结构之间，第二钝化层形成在栅极和半导体层的叠层结构上；

其中第一钝化层和第二钝化层均包括光致光阻胶。

本发明栅极包括第一部分和第二部分，其中，第一部分与所述半导体叠层结构接触并具有第一宽度，而第二部分位于所述第一部分上面并具有大于所述第一宽度的第二宽度；所述第一钝化层可以与所述栅极第一部分的侧面接触。

本发明基于SU-8光阻胶的半导体功率器件的制造方法按照以下步骤实现：

在衬底上形成半导体叠层结构，在半导体叠层结构上间隔设置有源极和漏极；在半导体叠层结构上，介于源极和漏极之间设置有栅极，在栅极与半导体叠层结构之间设置有第一钝化层，通过第二钝化层覆盖半导体叠层结构和栅极；

其中第一钝化层和第二钝化层均包括光致光阻胶。

本发明包含有基于SU-8光阻胶的化合物半导体功率器件的功率模块包括器件衬底、接地层、介电层、半导体功率器件和空气桥互连，在器件衬底上形成接地层，接地层上间隔形成介电层和半导体功率器件，所述的空气桥互连由连接部和上面电极形成倒L形，空气桥互连的连接部设置在器件衬底上，空气桥互连的上面电极设置在介电层的上表面，接地层、介电层和上面电极的层叠结构形成隔直电容器。