[发明专利]具有高雪崩能力的氮化镓功率器件及其制备工艺

权利要求书

1.一种具有高雪崩能力的氮化镓功率器件，包括：P型硅衬底(1)，在P型硅衬底(1)上设有氮化镓缓冲层(2)，在氮化镓缓冲层(2)上设有铝镓氮势垒层(3)，在铝镓氮势垒层(3)上设有金属源极(6)、金属漏极(7)和P型氮化镓层(9)且所述P型氮化镓层(9)位于金属源极(6)与金属漏极(7)之间，并且，在铝镓氮势垒层(3)与金属源极(6)之间形成欧姆接触，在铝镓氮势垒层(3)与金属漏极(7)之间形成欧姆接触，在P型氮化镓层(9)上设有金属栅极(8)且P型氮化镓层(9)与金属栅极(8)之间形成肖特基接触，在铝镓氮势垒层(3)上设有氮化物钝化层(4)且所述氮化物钝化层(4)位于P型氮化镓层(9)与金属漏极(7)之间，在铝镓氮势垒层(3)上还设有氮化物钝化层(5)且所述氮化物钝化层(5)位于P型氮化镓层(9)与金属源极(6)之间，其特征在于，在P型硅衬底(1)内设有N型区域(10)，所述金属漏极(7)延伸穿过铝镓氮势垒层(3)和氮化镓缓冲层(2)并连接于N型区域(10)，在金属漏极(7)与氮化镓缓冲层(2)之间设有氮化物钝化层(11)并用于隔离金属漏极(7)与氮化镓缓冲层(2)。

2.根据权利要求1所述的具有高雪崩能力的氮化镓功率器件，其特征在于，P型氮化镓层(9)与金属源极(6)之间的距离小于P型氮化镓层(9)与金属漏极(7)的距离。

3.根据权利要求1所述的具有高雪崩能力的氮化镓功率器件，其特征在于，N型区域(10)的掺杂磷的浓度为1.0×10¹⁵/cm³～3.0×10¹⁹/cm³。

4.一种权利要求1所述具有高雪崩能力的氮化镓功率器件的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，在P型硅衬底(1)的一侧进行磷离子注入，形成N型区域(10)并与P型硅衬底(1)形成纵向PN结，

第二步，在离子注入后的P型硅衬底(1)的表面上生长氮化镓缓冲层2，

第三步，在氮化镓缓冲层(2)上生长铝镓氮势垒层(3)，

第四步，在铝镓氮势垒层(3)上淀积生长一层P型氮化镓，刻蚀除去两端的P型氮化镓且保留中部的P型氮化镓，以形成P型氮化镓(9)并进行退火处理，

第五步，在N型区域(10)上方的铝镓氮势垒层(3)和氮化镓缓冲层(2)上刻蚀深槽且所述深槽深及N型区域(10)的表面，然后淀积生长一层氮化物钝化层，再对氮化物钝化层进行刻蚀并分别去除P型氮化镓(9)上方部分的氮化物钝化层、位于氮化物钝化层一端的深槽底部的氮化物钝化层以及另一端的氮化物钝化层部分，以形成成氮化物钝化层(4、5和11)，

第六步，在P型氮化镓(9)上、位于氮化物钝化层一端的深槽底部以及另一端的去除了氮化物钝化层部分的地方分别淀积金属，以形成金属源极(6)、金属漏极(7)和金属栅极(8)。

5.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，N型区域(10)的磷的掺杂浓度为1.0×10¹⁵/cm³～3.0×10¹⁹/cm³。

6.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，氮化镓缓冲层(2)厚度0.2um。

7.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，铝镓氮势垒层(3)中的铝的摩尔分数为0.2，铝镓氮势垒层(3)的厚度10～20nm。

8.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，P型氮化镓(9)中镁的掺杂浓度为5.0×10¹⁹/cm³，退火温度为600℃，P型氮化镓(9)厚度50nm。

9.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，金属的淀积厚度为30nm～80nm。

10.根据权利要求4所述的制备工艺，其特征在于，氮化物钝化层的厚度为10～50nm。