[发明专利]氮化镓器件及具有其的开关电源产品

说明书

本发明提出了一种氮化镓器件及具有其的开关电源产品，该氮化镓器件包括：衬底；设置在所述衬底一侧的过渡层；设置于所述过渡层远离所述衬底一侧的缓冲层；设置于所述缓冲层远离所述过渡层一侧的沟道层；设置于所述沟道层远离所述缓冲层一侧的势垒层；设置于所述势垒层远离所述沟道层一侧的第一钝化层；设置于所述第一钝化层远离所述势垒层一侧的单层薄膜场板；设置于所述单层薄膜场板远离所述第一钝化层一侧的第二钝化层。由此，在第一钝化层和第二钝化层之间设置有单层薄膜场板，可以更好的调整电场分布，避免电场集中在栅极边缘或者金属场板的边缘区域；而且上述结构的氮化镓器件还能够在加工中降低成本，减少加工周期。

技术领域

本发明涉及微电子技术领域，具体的，涉及氮化镓器件及具有其的开关电源产品。

背景技术

以GaN为代表的第三代半导体材料具有许多优良的特性，例如，宽禁带，耐高压，耐高温，电子饱和速度高，抗辐射等优点。不仅如此，AlGaN/GaN异质结结构的界面可以产生高浓度的二维电子气，可以制作导通电阻非常低的沟道结构。这些特性使得GaN材料相比于Si等第一代半导体材料具有更好的性能参数，例如GaN的Baliga FOM(衡量材料大功率特性的优值因子)是Si材料的800倍以上，并且GaN器件理论上可以实现比Si基器件高100倍以上的开关速度。尽管GaN材料具有这些优势，但是GaN器件在实际使用中仍然存在一些问题。例如，如何优化器件表面电场分布，如何提高导电沟道的电子浓度，如何优化器件的电流崩塌效应，以及如何改进器件可靠性等。

因此，目前的氮化镓器件仍需进一步改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种氮化镓器件以及具有其的开关电源产品，该氮化镓器件可调制电场分布，加工周期短，成本低。

在本发明的一个方面，提出了一种氮化镓器件，该氮化镓器件包括：衬底；过渡层，所述过渡层位于所述衬底的一侧；缓冲层，所述缓冲层设置于所述过渡层远离所述衬底的一侧；沟道层，所述沟道层设置于所述缓冲层远离所述过渡层的一侧；势垒层，所述势垒层设置于所述沟道层远离所述缓冲层的一侧；第一钝化层，所述第一钝化层设置于所述势垒层远离所述沟道层的一侧；单层薄膜场板，所述单层薄膜场板设置于所述第一钝化层远离所述势垒层的一侧；第二钝化层，所述第二钝化层设置于所述单层薄膜场板远离所述第一钝化层的一侧。由此，在第一钝化层和第二钝化层之间设置有单层薄膜场板，可以更好的调整电场分布，避免电场集中在栅极边缘或者金属场板的边缘区域；而且上述结构的氮化镓器件还能够在加工中降低成本，减少加工周期。

根据本发明的一些实施例，所述单层薄膜场板主要包括高阻材料，所述高阻材料的电阻率为10⁷-10¹¹Ω·cm。

根据本发明的一些实施例，所述单层薄膜场板的厚度为150nm～1000nm。

根据本发明的一些实施例，形成所述单层薄膜场板的材料选自SIPOS、AlN、Ga₂O₃中的至少一种。

根据本发明的一些实施例，所述单层薄膜场板中所述高阻材料的质量百分含量为20％～100％。

根据本发明的一些实施例，所述单层薄膜场板在所述衬底上的正投影与所述势垒层在所述衬底上的正投影相同。

根据本发明的一些实施例，所述氮化镓器件还包括：源极，所述源极通过第一通孔与所述沟道层接触，所述第一通孔贯穿所述第二钝化层、所述单层薄膜场板、所述第一钝化层和所述势垒层，并延伸至所述沟道层；漏极，所述漏极通过第二通孔与所述沟道层接触，所述第二通孔贯穿所述第二钝化层、所述单层薄膜场板、所述第一钝化层和所述势垒层，并延伸至所述沟道层；栅极，所述栅极设置在第三通孔中，所述第三通孔贯穿所述第二钝化层和所述单层薄膜场板。