[发明专利]一种氮化镓功率器件及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化镓功率器件，包括：半导体衬底，设置在半导体衬底上方的缓冲介质层，缓冲介质层上方设有漂移区氮化镓层；其特征在于，所述漂移区氮化镓层的全部区域或设定部分区域内的厚度沿器件耐压状态下低电位电极到高电位电极的方向逐渐增加，从而使衬底产生的场板效果符合电场优化需求；

所述漂移区氮化镓层与缓冲介质层之间的全部边界或者设定部分的边界为圆弧形；

或者，

所述漂移区氮化镓层与缓冲介质层之间的全部边界或者设定部分的边界为椭圆弧形，或者由两段或两段以上的弧连接而成的多段弧形；基于所述椭圆弧或多段弧确定一个等效的圆弧。

2.如权利要求1所述的一种氮化镓功率器件，其特征在于，所述缓冲介质层上还设有沟道区氮化镓层，所述沟道区氮化镓层的全部区域或设定部分区域的厚度小于所述漂移区氮化镓层的平均厚度。

3.如权利要求1所述的一种氮化镓功率器件，其特征在于，所述漂移区内全部区域或者设定的部分区域的掺杂浓度与相应位置到所述圆弧所在圆心或所述等效的圆弧所在圆心的距离R有关，具体为到之间，其中，E_c为漂移区材料的临界击穿电场强度，ε₀为真空介电常数，ε_r为漂移区材料的相对介电常数，q为单位电荷量，R为相应位置到所述圆弧所在圆心的距离或者相应位置到所述等效的圆弧所在圆心的距离。

4.如权利要求3所述的一种氮化镓功率器件，其特征在于，所述漂移区内全部区域或者设定的部分区域的掺杂浓度与相应位置到所述圆弧所在圆心或所述等效的圆弧所在圆心的距离R有关，具体为到之间，其中，E_c为漂移区材料的临界击穿电场强度，ε₀为真空介电常数，ε_r为漂移区材料的相对介电常数，q为单位电荷量，R为相应位置到所述圆弧所在圆心的距离或者相应位置到所述等效的圆弧所在圆心的距离。

5.如权利要求3所述的一种氮化镓功率器件，其特征在于，所述圆弧形的弧度处于1/3π到2/3π之间；

或者，

所述等效的圆弧的弧度处于1/3π到2/3π之间。

6.如权利要求3所述的一种氮化镓功率器件，其特征在于，所述圆弧远离漂移区氮化镓层上表面的端点与所述圆弧所在圆心形成的连线与竖直方向之间的夹角大于等于0°，并且小于等于30°；

或者，所述等效的圆弧远离漂移区氮化镓层上表面的端点与所述等效的圆弧所在圆心形成的连线与竖直方向之间的夹角大于等于0°，并且小于等于30°。

7.如权利要求1所述的一种氮化镓功率器件，其特征在于，所述漂移区氮化镓层的表面或侧面连接条形漂移区；

或者，所述漂移区氧化镓层的上表面存在一层表面掺杂层，所述表面掺杂层的掺杂浓度根据需要确定。

8.一种电源管理芯片，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的氮化镓功率器件。

9.一种氮化镓功率器件的制备方法，其特征在于，包括：

利用光刻胶在衬底表面形成刻蚀窗口；

利用刻蚀技术对刻蚀窗口中的衬底进行刻蚀，使刻蚀窗口中心正下方的衬底刻蚀深度达到设定的要求；

利用各向同性的刻蚀技术对衬底继续进行刻蚀，使衬底上刻蚀出凹陷区域，并去除光刻胶；各向同性刻蚀技术将使所述凹陷区域的边界呈现出圆弧或者椭圆弧，或者由两段或两段以上的弧连接而成的多段弧形，或者由直线段与所述圆弧或椭圆弧或多段弧形连接而成的圆形或者近似圆形的形状；

沉积缓冲介质层；

沉积带有设定掺杂浓度的氮化镓材料，不同沉积厚度处材料的掺杂浓度根据设计需要逐渐变化，从而形成掺杂浓度渐变的漂移区氮化镓层，沉积的总厚度根据设计需要进行调整；

利用化学机械抛光工艺，将设定平面上方的所有材料去除，遗留在原凹陷区域的氮化镓材料即形成了边界形状为圆弧形或者近似圆弧形的漂移区氮化镓层。