T形源-漏復(fù)合場板功率器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種T形源-漏復(fù)合場板功率器件，主要解決現(xiàn)有場板技術(shù)在實(shí)現(xiàn)高擊穿電壓時(shí)工藝復(fù)雜的問題。其包括：襯底(1)、過渡層(2)、勢壘層(3)、源極(4)、肖特基漏極(5)、臺(tái)面(6)、柵槽(7)、柵極(8)、鈍化層(9)和保護(hù)層(14)。鈍化層(9)內(nèi)刻有源槽(10)和漏槽(11)，鈍化層(9)與保護(hù)層(14)之間淀積有T形源場板(12)和T形漏場板(13)；T形源場板(12)與源極(4)電氣連接，且下端完全填充在源槽(10)內(nèi)；T形漏場板(13)與肖特基漏極(5)電氣連接，且下端完全填充在漏槽(11)內(nèi)。本發(fā)明具有制作工藝簡單、正向特性與反向特性好以及成品率高的優(yōu)點(diǎn)，可作為開關(guān)器件。
【專利說明】T形源-漏復(fù)合場板功率器件

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及半導(dǎo)體器件，特別是T形源-漏復(fù)合場板功率器 件，可作為電力電子系統(tǒng)的基本器件。 技術(shù)背景
[0002] 功率半導(dǎo)體器件是電力電子系統(tǒng)的重要元件，是進(jìn)行電能處理的有效工具。近年 來，隨著能源和環(huán)境問題的日益突出，研發(fā)新型高性能、低損耗功率器件已成為提高電能利 用率、節(jié)約能源、緩解能源危機(jī)的有效途徑之一。然而，在功率器件研究中，高速、高壓與低 導(dǎo)通電阻之間存在著嚴(yán)重的制約關(guān)系，合理、有效地改進(jìn)該種制約關(guān)系是提高器件整體性 能的關(guān)鍵。隨著市場不斷對功率系統(tǒng)提出更高效率、更小體積、更高頻率的要求，傳統(tǒng)Si基 半導(dǎo)體功率器件性能已逼近其理論極限。為了能進(jìn)一步減少芯片面積、提高工作頻率、提高 工作溫度、降低導(dǎo)通電阻、提高擊穿電壓、降低整機(jī)體積、提高整機(jī)效率，W氮化嫁為代表的 寬禁帶半導(dǎo)體材料，憑借其更大的禁帶寬度、更高的臨界擊穿電場和更高的電子飽和漂移 速度，且化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫、抗福射等突出優(yōu)點(diǎn)，在制備高性能功率器件方面脫穎而出， 應(yīng)用潛力巨大。特別是采用GaN基異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)的高電子遷移率晶體管，即GaN基肥MT器件， 更是因其低導(dǎo)通電阻、高工作頻率等特性，能滿足下一代電子裝備對功率器件更大功率、更 高頻率、更小體積和更惡劣高溫工作的要求，在經(jīng)濟(jì)和軍事領(lǐng)域具有廣闊和特殊的應(yīng)用前 島
[000引然而，常規(guī)GaN基肥MT器件結(jié)構(gòu)上存在固有缺陷，會(huì)導(dǎo)致器件溝道電場強(qiáng)度呈崎 形分布，尤其是在器件柵極靠近漏極附近存在極高電場峰值。該導(dǎo)致實(shí)際的GaN基HEMT 器件在施加正漏極電壓情況下，即正向關(guān)態(tài)，的正向擊穿電壓往往遠(yuǎn)低于理論期望值，且存 在電流崩塌、逆壓電效應(yīng)等可靠性問題，嚴(yán)重制約了在電力電子領(lǐng)域中的應(yīng)用和發(fā)展。為 了解決W上問題，國內(nèi)外研究者們提出了眾多方法，而場板結(jié)構(gòu)是其中效果最為顯著、應(yīng)用 最為廣泛的一種。2000年美國UCSB的N. Q.化ang等人首次將場板結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用于GaN 基肥MT功率器件中，研制出交疊柵功率器件，飽和輸出電流為500mA/mm，關(guān)態(tài)擊穿電壓可 達(dá)570V，該是當(dāng)時(shí)所報(bào)道擊穿電壓最高的GaN器件，參見化曲breakdown GaN肥MT with overlapping gate structure, IEEE Electron Device Letters, Vol. 21, No. 9, pp. 421-42 3,2000。隨后，各國研究機(jī)構(gòu)紛紛展開了相關(guān)的研究工作，而美國和日本是該領(lǐng)域中的主要 領(lǐng)跑者。在美國，主要是UCSB、南卡大學(xué)、康奈爾大學(xué)W及著名的電力電子器件制造商IR 公司等從事該項(xiàng)研究。日本相對起步較晚，但他們對該方面的工作非常重視，資金投入力度 大，從事機(jī)構(gòu)眾多，包括：東芝、古河、松下、豐田和富±等大公司。隨著研究的深入，研究者 們發(fā)現(xiàn)相應(yīng)地增加場板長度，可W提高器件擊穿電壓。但場板長度的增加會(huì)使場板效率，即 擊穿電壓比場板長度，不斷減小，也就是場板提高器件擊穿電壓的能力隨著場板長度的增 加逐漸趨于飽和，參見Enhancement of breakdown voltage in AlGaN/GaN hi組 elec化on mobility transistors using a field plate，IEEE Transactions on Electron Devices， Vol. 48,No. 8,pp. 1515-1521，2001，W及Development and characteristic analysis of a field-plated AlgOs/AlInN/GaN MOS HEMT'Qiinese Physics B,Vol. 20, No. l,pp. 0172031-0 172035, 2011。因此，為了進(jìn)一步提高器件擊穿電壓，同時(shí)兼顧場板效率，2008年日本東芝公 司的Wataru Saito等人采用柵場板和源場板的雙層場板結(jié)構(gòu)研制出了雙層場板絕緣柵型 GaN基HEMT器件，該器件擊穿電壓高達(dá)940V，最大輸出電流高達(dá)4. 4A，參見A 130-W Boost Converter Operation Using a High-Voltage GaN-HEMT, IEEE Electron Device Letters ，Vol. 29, No. 1，pp. 8-10, 2008。而且該種雙層場板結(jié)構(gòu)已成為當(dāng)前國際上用來改善GaN基功 率器件擊穿特性，提高器件整體性能的主流場板技術(shù)。
[0004] 在實(shí)際應(yīng)用中，研究者們還發(fā)現(xiàn)在電動(dòng)汽車、功率管理系統(tǒng)、S類功率放大器等 許多【技術(shù)領(lǐng)域】中，往往需要功率器件具有很強(qiáng)的反向阻斷，即反向關(guān)態(tài)，能力，也就是希望 器件在關(guān)態(tài)下具有很高的負(fù)的漏極擊穿電壓，即反向擊穿電壓。而通常的單層或雙層場 板都是與柵極或源極相連，因此當(dāng)器件漏極施加非常低的反向電壓時(shí)，器件柵極便會(huì)正向 開啟，并通過很大柵電流，從而導(dǎo)致器件失效。因此，為了改善功率器件的反向阻斷能力， 2009年Eldad B址at-Treidel等人提出了一種采用肖特基漏極的功率器件，參見AlGaN/ GaN HEMT With Integrated Recessed Schottky-Drain Protection Diode, IEEE Electron Device Letters, V〇1.30, No. 9, pp. 901-903, 2009。然而，肖特基漏極在提高器件反向阻 斷特性方面的能力十分有限，因此為了更有效地改善功率器件的反向阻斷能力，研究者們 將場板技術(shù)引入到了器件漏極，形成了漏場板結(jié)構(gòu)。因此，為了兼顧功率器件的正向和反 向阻斷能力，2005年Wataru Saito等人提出了一種采用源場板和漏場板的復(fù)合場板功率 器件，也就是源-漏復(fù)合場板功率器件，參見Desi即optimization of hi曲breakdown voltage AlGaN-GaN power HEMT on an insulating substrate for R〇nA-Vb tradeoff characteristics, IEEE Transactions on Electron Devices, Vol. 52, No. 1, pp. 106-111, 2 005。然而，由于單層的源場板和漏場板在提高器件擊穿電壓方面的能力仍然有限，因此將雙 層場板結(jié)構(gòu)與源-漏復(fù)合場板功率器件相結(jié)合，也就是采用雙層場板結(jié)構(gòu)的源場板和雙層 場板結(jié)構(gòu)的漏場板而構(gòu)成源-漏復(fù)合雙層場板功率器件，可W實(shí)現(xiàn)器件正向和反向擊穿電 壓的進(jìn)一步提升，該具有較大的應(yīng)用潛力。然而，雙層場板肥MT功率器件的工藝復(fù)雜，制造 成本更高，每一層場板的制作都需要光刻、淀積金屬、淀積純化介質(zhì)等工藝步驟。而且要優(yōu) 化各層場板下介質(zhì)材料厚度W實(shí)現(xiàn)擊穿電壓最大化，必須進(jìn)行繁瑣的工藝調(diào)試和優(yōu)化，因 此大大增加了器件制造的難度，降低了器件的成品率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、正向和反向擊 穿電壓高、場板效率高和可靠性高的T形源-漏復(fù)合場板功率器件，W減小器件制作難度， 改善器件的正向擊穿特性和反向擊穿特性，提高器件成品率。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的器件結(jié)構(gòu)采用GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料構(gòu)成的異 質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，自下而上包括：襯底、過渡層、勢壘層、純化層和保護(hù)層，勢壘層的上面淀積有源 極、肖特基漏極，勢壘層的側(cè)面刻有臺(tái)面，且臺(tái)面深度大于勢壘層厚度，勢壘層內(nèi)刻有柵槽， 柵槽內(nèi)淀積有柵極，其特征在于：純化層內(nèi)刻有源槽和漏槽，且源槽靠近柵極，漏槽靠近肖 特基漏極，純化層與保護(hù)層之間淀積有T形源場板和T形漏場板；T形源場板與源極電氣連 接，且下端完全填充在源槽內(nèi)；T形漏場板與肖特基漏極電氣連接，且下端完全填充在漏槽 內(nèi)。
[0007] 作為優(yōu)選，所述的柵槽的深度h小于勢壘層的厚度，柵極與柵槽左端之間的距離ri 為0?2. 6y m，柵極與柵槽右端之間的距離為0?4. 7y m，并且ri《r2。
[0008] 作為優(yōu)選，所述的源槽的深度Si與漏槽的深度S2相等，且均為0. 49?12. 1 y m， 源槽的寬度bi與漏槽的寬度b2相等，且均為0. 88?10. 9 y m。
[0009] 作為優(yōu)選，所述的源槽的底部與勢壘層之間的距離di和漏槽的底部與勢壘層之間 的距離da相等，且均為0. 102?2. 03 y m。
[0010] 作為優(yōu)選，所述的T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖特基漏極一 側(cè)邊緣之間的距離Cl為1. 02?12. 6 y m。
[0011] 作為優(yōu)選，所述的T形漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣之間的 距離 C2 為 1. 02 ?12. 6y m。
[0012] 作為優(yōu)選，所述的T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與T形漏場板靠近柵極一 側(cè)邊緣之間的距離L為2. 4?10. 2 y m。
[0013] 作為優(yōu)選，所述的源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的 距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離相等，源 槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離ai為SiX (di)°'5,其中Si 為源槽的深度，di為源槽底部與勢壘層之間的距離；漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特 基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離32為S2X (ds^5,其中S2為漏槽的深度，d2為漏槽底 部與勢壘層之間的距離。
[0014] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制作T形源-漏復(fù)合場板功率器件的方法，包括如下過 程：
[0015] 第一步，在襯底上外延GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成過渡層；
[0016] 第二步，在過渡層上外延GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成勢壘層；
[0017] 第H步，在勢壘層上第一次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層的左端淀積金屬，再在 N,氣氛中進(jìn)行快速熱退火，制作源極；
[0018] 第四步，在勢壘層上第二次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層的右端淀積金屬，制作 肖特基漏極；
[0019] 第五步，在勢壘層上第H次制作掩膜，利用該掩膜在源極左側(cè)與肖特基漏極右側(cè) 的勢壘層上進(jìn)行刻蝕，且刻蝕區(qū)深度大于勢壘層厚度，形成臺(tái)面；
[0020] 第六步，在勢壘層上第四次制作掩膜，利用該掩膜在源極和肖特基漏極之間的勢 壘層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成柵槽，該柵槽的深度h小于勢壘層的厚度；
[0021] 第走步，在勢壘層上第五次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽內(nèi)淀積金屬，制作柵 極，并使柵極與柵槽左端之間的距離ri為0?2. 6 y m，與柵槽右端之間的距離r2為0? 4. 7 y m，并且 《r];
[0022] 第八步，分別在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部W及 勢壘層的其他區(qū)域上部淀積純化層；
[0023] 第九步，在純化層上第六次制作掩膜，利用該掩膜在柵極與肖特基漏極之間的 純化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，W制作相同深度與相同寬度的源槽和漏槽，源槽靠近柵極，漏槽靠近 肖特基漏極，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離ai為 SiX化)°'5,其中Si為源槽的深度，di為源槽底部與勢壘層之間的距離，漏槽靠近肖特基漏 極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離曰2為S2X (CQ" 5,其中S2為漏槽的 深度，d2為漏槽底部與勢壘層之間的距離；
[0024] 第十步，在純化層上第走次制作掩膜，利用該掩膜在源槽內(nèi)、漏槽內(nèi)W及源極和肖 特基漏極之間的純化層上淀積金屬，所淀積金屬要完全填充源槽和漏槽，W制作厚度相同 且均為0. 49?12. 1 y m的T形源場板和T形漏場板，并將T形源場板與源極電氣連接，將 T形漏場板與肖特基漏極電氣連接；
[00巧]第十一步，在T形源場板上部、T形漏場板上部和純化層的其它區(qū)域上部淀積絕緣 介質(zhì)材料，形成保護(hù)層，完成整個(gè)器件的制作。
[0026] 本發(fā)明器件與采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件比較具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0027] 1.進(jìn)一步提高了器件的正向和反向擊穿電壓。
[0028] 本發(fā)明由于采用T形源場板結(jié)構(gòu)，使器件在處于正向關(guān)態(tài)的工作狀態(tài)時(shí)，勢壘層 表面電勢從柵極到肖特基漏極逐漸升高，從而增加了勢壘層中耗盡區(qū)，即高阻區(qū)，的面積， 改善了耗盡區(qū)的分布，促使柵極與肖特基漏極之間勢壘層中的耗盡區(qū)承擔(dān)更大的正漏源電 壓，從而大大提高了器件的正向擊穿電壓；而且本發(fā)明由于采用T形漏場板結(jié)構(gòu)，使器件在 處于反向關(guān)態(tài)的工作狀態(tài)時(shí)，勢壘層表面電勢從肖特基漏極到柵極逐漸升高，從而增加了 勢壘層中耗盡區(qū)，即高阻區(qū)，的面積，改善了耗盡區(qū)的分布，促使柵極與肖特基漏極之間勢 壘層中的耗盡區(qū)承擔(dān)更大的負(fù)漏源電壓，從而大大提高了器件的反向擊穿電壓。
[0029] 2.進(jìn)一步減小了柵極泄漏電流，提高了器件在正向關(guān)態(tài)時(shí)可靠性。
[0030] 本發(fā)明由于采用T形源場板結(jié)構(gòu)，使器件在處于正向關(guān)態(tài)的工作狀態(tài)時(shí)，器件勢 壘層耗盡區(qū)中電場線的分布得到了更有效的調(diào)制，器件中柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣、 T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣W及源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電 場峰值，而且通過調(diào)整T形源場板下方的純化層的厚度、源槽深度和寬度、源槽靠近柵極一 側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離W及T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè) 邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離，可W使得上述各個(gè)電場峰值相等且小于 GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料的擊穿電場，從而最大限度地減少了柵極靠近肖特基漏極一側(cè)的 邊緣所收集的電場線，有效地降低了該處的電場，大大減小了柵極泄漏電流，使得器件在正 向關(guān)態(tài)時(shí)的可靠性和擊穿特性均得到了顯著增強(qiáng)。
[0031] 3.進(jìn)一步減小了柵極泄漏電流，提高了器件在反向關(guān)態(tài)時(shí)可靠性。
[0032] 本發(fā)明由于采用T形漏場板結(jié)構(gòu)，使器件在處于反向關(guān)態(tài)的工作狀態(tài)時(shí)，器件勢 壘層耗盡區(qū)中電場線的分布也得到了更有效的調(diào)制，器件中肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊 緣、T形漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣W及漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣都會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場峰值，而且 通過調(diào)整T形漏場板下方的純化層的厚度、漏槽深度和寬度、漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊 緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離W及T形漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽 靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離，可W使得上述各個(gè)電場峰值相等且小于GaN基寬禁帶半導(dǎo) 體材料的擊穿電場，從而最大限度地減少了柵極靠近肖特基漏極一側(cè)的邊緣所收集的電場 線，有效地降低了該處的電場，大大減小了柵極泄漏電流，使得器件在反向關(guān)態(tài)時(shí)的可靠性 和擊穿特性均得到了顯著增強(qiáng)。
[0033] 4.工藝簡單，易于實(shí)現(xiàn)，提高了成品率。
[0034] 本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)中T形源場板和T形漏場板的制作只需一步工藝便可完成，避免 了傳統(tǒng)的堆層場板結(jié)構(gòu)所帶來的工藝復(fù)雜化問題，大大提高了器件的成品率。
[0035] 仿真結(jié)果表明，本發(fā)明器件的正向擊穿電壓和反向擊穿電壓分別遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用傳 統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件的正向擊穿電壓和反向擊穿電壓。
[0036] W下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0037] 圖1是采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件的結(jié)構(gòu)圖；
[0038] 圖2是本發(fā)明T形源-漏復(fù)合場板功率器件的結(jié)構(gòu)圖；
[0039] 圖3是本發(fā)明T形源-漏復(fù)合場板功率器件的制作流程圖；
[0040] 圖4是對傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的正向關(guān)態(tài)時(shí)勢壘層中電場曲線圖；
[0041] 圖5是對傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的反向關(guān)態(tài)時(shí)勢壘層中電場曲線圖；
[0042] 圖6是對傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的正向擊穿曲線圖；
[0043] 圖7是對傳統(tǒng)器件及本發(fā)明器件仿真所得的反向擊穿曲線圖。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 參照圖2,本發(fā)明T形源-漏復(fù)合場板功率器件是基于GaN基寬禁帶半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 結(jié)構(gòu)，其包括；襯底1、過渡層2、勢壘層3、源極4、肖特基漏極5、臺(tái)面6、柵槽7、柵極8、純化 層9、源槽10、漏槽11、T形源場板12、T形漏場板13與保護(hù)層14。襯底1、過渡層2與勢壘 層3為自下而上分布；源極4和肖特基漏極5淀積在勢壘層3上冶面6制作在源極左側(cè)及 肖特基漏極右側(cè)，該臺(tái)面深度大于勢壘層厚度；柵槽7位于源極4和肖特基漏極5之間的勢 壘層內(nèi)，柵槽的深度h小于勢壘層的厚度；柵極8淀積在柵槽7內(nèi)，柵極與柵槽左端之間的 距離ri為0?2. 6 y m，柵極與柵槽右端之間的距離r2為0?4. 7 y m，并且ri《r2 ;純化層 9分別覆蓋在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部W及勢壘層的其 他區(qū)域上部；源槽10和漏槽11位于柵極與肖特基漏極之間的純化層9內(nèi)，源槽靠近柵極， 漏槽靠近肖特基漏極；源槽與漏槽具有相同深度和相同寬度，源槽的深度Si與漏槽的深度 S2均為0. 49?12. 1 y m，源槽的寬度bi與漏槽的寬度b2均為0. 88?10. 9 y m，源槽底部與 勢壘層之間的距離di和漏槽底部與勢壘層之間的距離d2相等，且均為0. 102?2. 03 y m ;源 槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離曰1和漏槽靠近肖特基漏 極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離曰2相等，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與 柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離ai為SiX (di)°'5,其中Si為源槽的深度，di為源 槽底部與勢壘層之間的距離；漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊 緣之間的距離32為SsX (cQ" 5,其中S2為漏槽的深度，d2為漏槽底部與勢壘層之間的距離； T形源場板12和T形漏場板13淀積在純化層9與保護(hù)層14之間，該T形源場板與源極4 電氣連接，且下端完全填充在源槽10內(nèi)，該T形漏場板13與肖特基漏極5電氣連接，且下 端完全填充漏槽11 ;T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣 之間的距離Cl為1. 02?12. 6 y m，T形漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣 之間的距離C2為1. 02?12. 6 y m，T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與T形漏場板靠近 柵極一側(cè)邊緣之間的距離L為2. 4?10. 2 y m ;保護(hù)層14分別覆蓋T形源場板12上部、T 形漏場板13上部W及純化層的其它區(qū)域的上部。
[0045] 上述器件的襯底1采用藍(lán)寶石或碳化娃或娃材料；過渡層2由若干層相同或不同 的GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料組成，其厚度為1?5 y m ;勢壘層3由若干層相同或不同的GaN 基寬禁帶半導(dǎo)體材料組成，其厚度為5?50nm;純化層9和保護(hù)層14均可W采用Si〇2、SiN、 AI2O3、SC2〇3、Hf〇2、Ti〇2中的任意一種或其它絕緣介質(zhì)材料，純化層的厚度為源槽深度和源 槽底部與勢壘層之間的距離之和Si+di或漏槽的深度和漏槽底部與勢壘層之間的距離之和 S2+d2,其中Si+di與S2+d2相等，即0. 592?14. 13 y m ;保護(hù)層的厚度為0. 56?8 y m ;T形 源場板12和T形漏場板13均采用H層不同金屬的組合構(gòu)成，其厚度相同且均為0. 49? 12. 1 y m。
[0046] 參照圖3,本發(fā)明制作T形源-漏復(fù)合場板功率器件的過程，給出如下H種實(shí)施 例：
[0047] 實(shí)施例一；制作襯底為藍(lán)寶石，純化層為Al2〇3,保護(hù)層為Si〇2, T形源場板和T形 漏場板為Ti/Mo/Au金屬組合的T形源-漏復(fù)合場板功率器件。
[0048] 步驟1.在藍(lán)寶石襯底1上自下而上外延GaN材料制作過渡層2,如圖3a。
[0049] 使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在藍(lán)寶石襯底1上外延厚度為1 y m的未慘雜 過渡層2,該過渡層自下而上由厚度分別為30nm和0. 97 y m的GaN材料構(gòu)成。外延下層GaN 材料采用的工藝條件為；溫度為53(TC，壓強(qiáng)為45Torr，氨氣流量為4400sccm，氨氣流量為 4400sccm，嫁源流量為22 y mol/min ;外延上層GaN材料采用的工藝條件為；溫度為96(TC， 壓強(qiáng)為45Torr，氨氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，嫁源流量為120y mol/min。
[0050] 步驟2.在GaN過渡層2上淀積未慘雜的Alo.5Gao.5N制作勢壘層3,如圖3b。
[005。 使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在GaN過渡層2上淀積厚度為5nm，且鉛組分為 0. 5的未慘雜Ala.sGaa.sN勢壘層3,其采用的工藝條件為；溫度為98(TC，壓強(qiáng)為45Torr，氨 氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，嫁源流量為35 y mol/min，鉛源流量為7 y mol/ min。
[0052] 步驟3.在勢壘層3的左端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4,如圖3c。
[005引在A1。.腳。.gN勢壘層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在其左端淀積金 屬，再在馬氣氛中進(jìn)行快速熱退火，制作源極4,其中所淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組 合，即自下而上分別為 Ti、Al、Ni 與 Au，其厚度為 0. 018 y m/0. 135 y m/0. 046 y m/0. 052 y m。 淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1. 8 X1(T中a,功率范圍為200?lOOOW，蒸發(fā)速率 小于3A/S;快速熱退火采用的工藝條件為；溫度為85(TC，時(shí)間為35s。
[0054] 步驟4.在勢壘層3的右端淀積金屬Ni/Au制作肖特基漏極5,如圖3d。
[00巧]在Aln.5Gan.5N勢壘層3上第二次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在其右端淀積金 屬，制作肖特基漏極5,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚 度為0. 045 y m/0. 27 y m。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1. 8 X 1(T中a,功率范圍 為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/S。
[0056] 步驟5.在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進(jìn)行刻蝕制作臺(tái)面6,如圖3e。
[0057] 在Aln.5Gan.5N勢壘層3上第H次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在源極左邊與 肖特基漏極右邊的勢壘層上進(jìn)行刻蝕，形成臺(tái)面6,刻蝕深度為lOnm。刻蝕采用的工藝條件 為；CI2流量為15sccm，壓強(qiáng)為lOmTorr，功率為100W。
[0058] 步驟6.在源極和肖特基漏極之間的勢壘層內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作柵槽7,如圖3f。
[0059] 在A1。.腳。.gN勢壘層3上第四次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在源極和肖特 基漏極之間的勢壘層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成柵槽7,刻蝕深度為2nm?？涛g采用的工藝條件為；Cl, 流量為15sccm，壓強(qiáng)為lOmTorr，功率為100W。
[0060] 步驟7.在柵槽內(nèi)的勢壘層上淀積金屬Ni/Au制作柵極8,如圖3g。
[0061] 在Alo.5Gao.5N勢壘層上第五次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在柵槽7內(nèi)的勢壘 層上淀積金屬，制作柵極8,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au， 其厚度為0. 045 y m/0. 27 y m，柵極與柵槽左端之間的距離ri為0 y m，柵極與柵槽右端之 間的距離r2為Oym。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8X1(T中a,功率范圍為 200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/S。
[0062] 步驟8.在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部W及勢壘 層的其他區(qū)域上部淀積純化層9,如圖化。
[0063] 使用原子層淀積技術(shù)分別覆蓋源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部、柵槽的其他 區(qū)域上部W及勢壘層的其他區(qū)域上部，完成淀積厚度為0. 592 y m的A12化純化層9。淀積 純化層采用的工藝條件為：W TMA和&0為反應(yīng)源，載氣為N2,載氣流量為200sccm，襯底溫 度為30(TC，氣壓為700Pa〇
[0064] 步驟9.在柵極8與肖特基漏極5之間的純化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作源槽10和漏槽 11，如圖3i。
[0065] 在純化層9上第六次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在柵極8與肖特基漏極5 之間的純化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，W制作相同深度、相同寬度的源槽10和漏槽11，源槽靠近柵極， 漏槽靠近肖特基漏極，源槽與漏槽的深度均為0. 49 ym，寬度均為0. 88 ym，源槽的底部和 漏槽的底部與勢壘層之間的距離均為0. l〇2um，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基 漏極一側(cè)邊緣之間的距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊 緣之間的距離均為0. 156 y m?？涛g采用的工藝條件為；CF4流量為45sccm，化流量為5sccm， 壓強(qiáng)為15mTorr，功率為250W。
[0066] 步驟10.在源槽10內(nèi)、漏槽11內(nèi)W及源極4和肖特基漏極5之間的純化層上淀 積金屬Ti/Mo/Au制作T形源場板12和T形漏場板13,如圖3j。
[0067] 在純化層9上第走次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在源槽10內(nèi)、漏槽11內(nèi)W及 源極4和肖特基漏極5之間的純化層上淀積金屬制作T形源場板12和T形漏場板13,并 將T形源場板與源極電氣連接，將T形漏場板與肖特基漏極電氣連接。所淀積的金屬為Ti/ Mo/Au金屬組合，即下層為Ti、中層為Mo、上層為Au，其厚度為0. 2 y m/0. 18 y m/0. 11 y m。 其中所淀積金屬要完全填充柵槽10和源槽11，T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源 槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離為l.〇2um，T形漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽 靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離為1. 02 y m，T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與T形漏 場板靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離為2.4ym。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于 1.8X10-中a,功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/S。
[0068] 步驟11.在T形源場板12上部、T形漏場板13上部和純化層9的其它區(qū)域上部 淀積Si化制作保護(hù)層14,如圖3k。
[0069] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)在T形源場板12上部、T形漏場板13上部 和純化層9的其它區(qū)域上部淀積Si化制作保護(hù)層14,其厚度為0. 56 y m，從而完成整個(gè)器 件的制作，淀積保護(hù)層采用的工藝條件為；馬0流量為850sccm，SiH4流量為200sccm，溫度 為 250°C，RF 功率為 25W，壓強(qiáng)為 llOOmTorr。
[0070] 實(shí)施例二；制作襯底為碳化娃，純化層為Si〇2,保護(hù)層為SiN，T形源場板和T形漏 場板為Ti/Ni/Au金屬組合的T形源-漏復(fù)合場板功率器件。
[0071] 步驟一.在碳化娃襯底1上自下而上外延A1N與GaN材料制作過渡層2,如圖3a。
[0072] 1. 1)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在碳化娃襯底1上外延厚度為50nm的 未慘雜的A1N材料；其外延的工藝條件為；溫度為lOOOC，壓強(qiáng)為45Torr，氨氣流量為 4600sccm,氨氣流量為4600sccm,鉛源流量為Symol/min ;
[0073] 1. 2)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在A1N材料上外延厚度為2. 45 y m的GaN 材料，完成過渡層2的制作；其外延的工藝條件為；溫度為lOOCrC，壓強(qiáng)為45Torr，氨氣流 量為4600sccm,氨氣流量為4600sccm,嫁源流量為120]imol/min。
[0074] 本步驟的外延不局限于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，也可W采用分子束外延技 術(shù)或氨化物氣相外延技術(shù)。
[00巧]步驟二.在過渡層2上自下而上外延Alo.3Gao.7N和GaN材料制作勢壘層3,如圖 3b。
[0076] 2. 1)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在過渡層2上淀積厚度為27nm、鉛組分為 0. 3的Ala.3Gaa.7N材料；其外延的工藝條件為；溫度為llOCrC，壓強(qiáng)為45Torr，氨氣流量為 4600sccm,氨氣流量為4600sccm,嫁源流量為16 y mol/min,鉛源流量為8 y mol/min ;
[0077] 2. 2)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在Ain. sGanjN材料上外延厚度為3皿的 GaN材料，完成勢壘層3的制作；其外延的工藝條件為；溫度為140(TC，壓強(qiáng)為40Torr，氨氣 流量為4200sccm，氨氣流量為4200sccm，嫁源流量為12]imol/min。
[0078] 本步驟的外延不局限于金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，也可W采用分子束外延技 術(shù)或氨化物氣相外延技術(shù)。
[0079] 步驟H .在勢壘層3的左端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4,如圖3c。
[0080] 3. 1)在勢壘層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在其左端淀積金屬， 其中所淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，即自下而上分別為Ti、A1、Ni與Au，其厚度 為0. 018ym/0. 135ym/0. 046ym/0. 052ym。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于 1.8X10-中a,功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/S;
[0081] 3. 2)在馬氣氛中進(jìn)行快速熱退火，完成源極4的制作，快速熱退火采用的工藝條 件為；溫度為85(TC，時(shí)間為35s。
[0082] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術(shù)，也可W采用姍射技術(shù)。
[0083] 步驟四.在勢壘層3的右端淀積金屬Ni/Au制作肖特基漏極5,如圖3d。
[0084] 在勢壘層3上第二次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在其右端淀積金屬，制作 肖特基漏極5,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚度為 0.045ym/0. 27ym。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8X1(T中a,功率范圍為 200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/S。
[0085] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術(shù)，也可W采用姍射技術(shù)。
[0086] 步驟五.在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進(jìn)行刻蝕制作臺(tái)面6,如圖3e。
[0087] 在勢壘層3上第H次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在源極左邊與肖特基漏極 右邊的勢壘層上進(jìn)行刻蝕，形成臺(tái)面6,刻蝕深度為lOOnm?？涛g采用的工藝條件為；C12流 量為15sccm，壓強(qiáng)為lOmTorr，功率為100W。
[0088] 本步驟的刻蝕不局限于反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，也可W采用姍射技術(shù)或等離子體刻蝕 技術(shù)。
[0089] 步驟六.在源極和肖特基漏極之間的勢壘層內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作柵槽7,如圖3f。
[0090] 在勢壘層3上第四次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在源極和肖特基漏極之間 的勢壘層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成柵槽7,刻蝕深度為lOnm。刻蝕采用的工藝條件為；C12流量為 15sccm,壓強(qiáng)為 lOmTorr,功率為 100W。
[0091] 本步驟的刻蝕不局限于反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，也可W采用姍射技術(shù)或等離子體刻蝕 技術(shù)。
[0092] 步驟走.在柵槽內(nèi)的勢壘層上淀積金屬Ni/Au制作柵極8,如圖3g。
[0093] 在勢壘層上第五次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在柵槽7內(nèi)的勢壘層上淀積金 屬，制作柵極8,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚度為 0. 045 y m/0. 27 y m，柵極與柵槽左端之間的距離ri為1 y m，柵極與柵槽右端之間的距離 r2為1.5 ym。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1.8X1(T中a,功率范圍為200? 1000W，蒸發(fā)速率小于3A/S。
[0094] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術(shù)，也可W采用姍射技術(shù)。
[0095] 步驟八.在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部W及勢壘 層的其他區(qū)域上部淀積純化層9,如圖化。
[0096] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)分別覆蓋源極上部、肖特基漏極上部、柵極 上部、柵槽的其他區(qū)域上部W及勢壘層的其他區(qū)域上部，完成淀積厚度為7. 4 y m的Si化純 化層9 ;其采用的工藝條件為；馬0流量為850sccm，SiH4流量為200sccm，溫度為25(TC，RF 功率為25W，壓強(qiáng)為llOOmTorr。
[0097] 本步驟的純化層的淀積不局限于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，也可W采用蒸 發(fā)技術(shù)或原子層淀積技術(shù)或姍射技術(shù)或分子束外延技術(shù)。
[0098] 步驟九.在柵極8與肖特基漏極5之間的純化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作源槽10和漏槽 11，如圖3i。
[0099] 在純化層9上第六次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在柵極8與肖特基漏極5 之間的純化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，W制作相同深度、相同寬度的源槽10和漏槽11，源槽靠近柵極， 漏槽靠近肖特基漏極，源槽與漏槽的深度均為6. 1 y m，寬度均為6. 7 y m，源槽的底部和漏 槽的底部與勢壘層之間的距離均為1. 3ym，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極 一側(cè)邊緣之間的距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之 間的距離均為6. 955 y m。刻蝕采用的工藝條件為；CF4流量為45sccm，化流量為5sccm，壓 強(qiáng)為15mTorr，功率為250W。
[0100] 本步驟的刻蝕不局限于反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，也可W采用姍射技術(shù)或等離子體刻蝕 技術(shù)。
[0101] 步驟十.在源槽10內(nèi)、漏槽11內(nèi)W及源極4和肖特基漏極5之間的純化層上淀 積金屬Ti/Ni/Au制作T形源場板12和T形漏場板13,如圖3j。
[0102] 在純化層9上第走次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在源槽10內(nèi)、漏槽11內(nèi)W及 源極4和肖特基漏極5之間的純化層上淀積金屬制作T形源場板12和T形漏場板13,并將 T形源場板與源極電氣連接，將T形漏場板與肖特基漏極電氣連接。所淀積的金屬為Ti/Ni/ Au金屬組合，即下層為Ti、中層為Ni、上層為Au，其厚度為3. 4 y m/2. 1 y m/0. 6 y m。其中所 淀積金屬要完全填充源槽10和漏槽11，T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖 特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離為7. 6 y m，T形漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一 側(cè)邊緣之間的距離為7. 6 y m，T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與T形漏場板靠近柵極 一側(cè)邊緣之間的距離為5. 7 y m。淀積金屬采用的工藝條件為：真空度小于1. 8 X 10可3,功 率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/S。
[0103] 本步驟的金屬淀積不局限于電子束蒸發(fā)技術(shù)，也可W采用姍射技術(shù)。
[0104] 步驟十一.在T形源場板12上部、T形漏場板13上部和純化層9的其它區(qū)域上 部淀積SiN制作保護(hù)層14,如圖3k。
[0105] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)在T形源場板12上部、T形漏場板13上部 和純化層9的其它區(qū)域上部淀積SiN制作保護(hù)層14,其厚度為4. 6 y m，從而完成整個(gè)器件 的制作，其采用的工藝條件為；氣體為畑3、馬及SiH"氣體流量分別為2. 5sccm、950sccm和 250sccm，溫度、RF功率和壓強(qiáng)分別為300°C、2抓和950mTorr。
[0106] 本步驟的保護(hù)層的淀積不局限于等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，也可W采用蒸 發(fā)技術(shù)或原子層淀積技術(shù)或姍射技術(shù)或分子束外延技術(shù)。
[0107] 實(shí)施例H ;制作襯底為娃，純化層為SiN,保護(hù)層為Si化，T形源場板和T形漏場板 為Ti/Pt/Au金屬組合的T形源-漏復(fù)合場板功率器件。
[0108] 步驟A.在娃襯底1上自下而上外延A1N與GaN材料制作過渡層2,如圖3a。
[0109] A1)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在溫度為80(TC，壓強(qiáng)為40Torr，氨氣流量 為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鉛源流量為25 y mol/min的工藝條件下，在娃襯底1上 外延厚度為200nm的A1N材料；
[0110] A2)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在溫度為98(TC，壓強(qiáng)為45Torr，氨氣流量 為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，嫁源流量為120 y mol/min的工藝條件下，在A1N材料 上外延厚度為4. 8 y m的GaN材料，完成過渡層2制作。
[0111] 步驟B.在過渡層上自下而上淀積Alo.iGao.gN與GaN材料制作勢壘層3,如圖3b。
[0112] B1)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在溫度為lOOCrC，壓強(qiáng)為40Torr，氨氣流 量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，嫁源流量為12 y mol/min，鉛源流量為12 y mol/min 的工藝條件下，在過渡層2上外延厚度為46皿、鉛組分為0. 1的Al〇.iGa〇.9N材料；
[0113] B2)使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)在溫度為loocrc，壓強(qiáng)為40Torr，氨氣流 量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，嫁源流量為3 y mol/min的工藝條件下，在A1。. iGa。. gN 材料上外延厚度為4nm的GaN材料，完成勢壘層3的制作。
[0114] 步驟C.在勢壘層3的左端淀積金屬Ti/Al/Ni/Au制作源極4,如圖3c。
[0115] Cl)在勢壘層3上第一次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在真空度小于 1.8X1(T中a,功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/S的工藝條件下，在其左端淀積金 屬，其中所淀積的金屬為Ti/Al/Ni/Au金屬組合，即自下而上分別為Ti、A1、Ni與Au，其厚 度為 0. 018 y m/0. 135 y m/0. 046 y m/0. 052 y m ;
[0116] C2)在馬氣氛，溫度為85(TC，時(shí)間為35s的工藝條件下進(jìn)行快速熱退火，完成源 極4的制作。
[0117] 步驟D.在勢壘層3的右端淀積金屬Ni/Au制作肖特基漏極5,如圖3d。
[0118] 在勢壘層3上第二次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在真空度小于1. 8 Xl(T3Pa， 功率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在勢壘層3的右端淀積金屬， 制作肖特基漏極5,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚度為 0. 045 U m/0. 27 u m〇
[0119] 步驟E.在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進(jìn)行刻蝕制作臺(tái)面6,如圖3e。
[0120] 在勢壘層3上第H次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在CI2流量為15sccm，壓強(qiáng) 為lOmTorr，功率為100W的工藝條件下，在源極左邊與肖特基漏極右邊的勢壘層上進(jìn)行刻 蝕，形成臺(tái)面6,刻蝕深度為200nm。
[0121] 步驟F.在源極和肖特基漏極之間的勢壘層內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作柵槽7,如圖3f。
[0122] 在勢壘層3上第四次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在CI2流量為15sccm，壓強(qiáng) 為lOmTorr，功率為100W的工藝條件下，在源極和肖特基漏極之間的勢壘層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形 成柵槽7,刻蝕深度為20皿。
[0123] 步驟G.在柵槽內(nèi)的勢壘層上淀積金屬Ni/Au制作柵極8,如圖3g。
[0124] 在勢壘層上第五次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在真空度小于1.8Xl(T3Pa，功 率范圍為200?1000W，蒸發(fā)速率小于3A/S的工藝條件下，在柵槽7內(nèi)的勢壘層上淀積金 屬，制作柵極8,其中所淀積的金屬為Ni/Au金屬組合，即下層為Ni、上層為Au，其厚度為 0. 045 y m/0. 27 y m，柵極與柵槽左端之間的距離ri為2. 6 y m，柵極與柵槽右端之間的距離 T2 為 4. 7 y m。
[01巧]步驟H.在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部W及勢壘 層的其他區(qū)域上部淀積純化層9,如圖化。
[0126] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)在氣體為畑3、馬及Si&，氣體流量分別為 2. 5sccm、950sccm和250sccm，溫度、RF功率和壓強(qiáng)分別為30(TC、2抓和950mTorr的工藝 條件下，在源極上部、肖特基漏極上部、柵極上部、柵槽的其他區(qū)域上部W及勢壘層的其他 區(qū)域上部淀積厚度為14. 13 y m的SiN純化層9。
[0127] 步驟I.在柵極8與肖特基漏極5之間的純化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕制作源槽10和漏槽 11，如圖3i。
[012引在純化層9上第六次制作掩膜，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在CF4流量為45sccm，化流 量為5sccm，壓強(qiáng)為15mTorr，功率為250W的工藝條件下，在柵極8與肖特基漏極5之間的 純化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，W制作相同深度、相同寬度的源槽10和漏槽11，源槽靠近柵極，漏槽靠 近肖特基漏極，源槽與漏槽的深度均為12. 1 y m，寬度均為10. 9 y m，源槽的底部和漏槽的 底部與勢壘層之間的距離均為2. 03 y m，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一 側(cè)邊緣之間的距離和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間 的距離均為17. 24 y m。
[0129] 步驟J.在源槽10內(nèi)、漏槽11內(nèi)W及源極4和肖特基漏極5之間的純化層上淀積 金屬Ti/Pt/Au制作T形源場板12和T形漏場板13,如圖3j。
[0130] 在純化層9上第走次制作掩膜，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在真空度小于1. 8 Xl(T3Pa， 功率范圍為200?lOOOW，蒸發(fā)速率小于3A/s的工藝條件下，在源槽10內(nèi)、漏槽11內(nèi)W及源 極4與肖特基漏極5之間的純化層上淀積金屬制作T形源場板12和T形漏場板13,并將T 形源場板與源極電氣連接，將T形漏場板與肖特基漏極電氣連接。所淀積的金屬為Ti/Pt/ Au金屬組合，即下層為Ti、中層為Pt、上層為Au，其厚度為6 y m/4. 9 y m/1. 2 y m。其中所淀 積金屬要完全填充源槽10和漏槽11，T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖特 基漏極一側(cè)邊緣之間的距離為12.6 ym，T形漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一 側(cè)邊緣之間的距離為12. 6 y m，T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與T形漏場板靠近柵極 一側(cè)邊緣之間的距離為10. 2 y m。
[0131] 步驟K.在T形源場板12上部、T形漏場板13上部和純化層9的其它區(qū)域上部淀 積Si化制作保護(hù)層14,如圖3k。
[0132] 使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)在馬0及Si&，氣體流量分別為850sccm和 200sccm，溫度為25(TC，RF功率為25W，壓強(qiáng)為llOOmTorr的工藝條件下，在T形源場板12 上部、T形漏場板13上部和純化層9的其它區(qū)域上部淀積Si化制作保護(hù)層14,其厚度為 8 y m，從而完成整個(gè)器件的制作。
[0133] 本發(fā)明的效果可通過W下仿真進(jìn)一步說明。
[0134] 仿真1 ;在肖特基漏極加正壓的情況下，對采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件 與本發(fā)明器件的勢壘層中電場進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖4,其中傳統(tǒng)源場板有效長度Li與本發(fā)明 T形源場板有效總長度相等。
[0135] 由圖4可W看出：在肖特基漏極加正壓的情況下，采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功 率器件在勢壘層中的電場曲線只形成了 2個(gè)近似相等的電場峰值，其在勢壘層中的電場曲 線所覆蓋的面積很小，而本發(fā)明器件在勢壘層中的電場曲線形成了 3個(gè)近似相等的電場峰 值，使得本發(fā)明器件在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積大大增加，由于在勢壘層中的電 場曲線所覆蓋的面積近似等于器件的正向擊穿電壓，說明本發(fā)明器件的正向擊穿電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件的正向擊穿電壓。
[0136] 仿真2 ;在肖特基漏極加負(fù)壓的情況下，對采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件 與本發(fā)明器件的勢壘層中電場進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖5,其中傳統(tǒng)漏場板有效長度L,與本發(fā)明 T形漏場板有效總長度相等。
[0137] 由圖5可W看出；在肖特基漏極加負(fù)壓的情況下，采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功 率器件在勢壘層中的電場曲線只形成了 2個(gè)近似相等的電場峰值，其在勢壘層中的電場曲 線所覆蓋的面積很小，而本發(fā)明器件在勢壘層中的電場曲線形成了 3個(gè)近似相等的電場峰 值，使得本發(fā)明器件在勢壘層中的電場曲線所覆蓋的面積大大增加，由于在勢壘層中的電 場曲線所覆蓋的面積近似等于器件的反向擊穿電壓，說明本發(fā)明器件的反向擊穿電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn) 大于采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件的反向擊穿電壓。
[0138] 仿真3 ;在肖特基漏極加正壓的情況下，對采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件 與本發(fā)明器件的擊穿特性進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖6。
[0139] 由圖6可W看出，在肖特基漏極加正壓的情況下，采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功 率器件發(fā)生擊穿，即肖特基漏極電流迅速增加，時(shí)的漏源電壓大約在890V，而本發(fā)明器件發(fā) 生擊穿時(shí)的漏源電壓大約在2700V，證明本發(fā)明器件的正向擊穿電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用傳統(tǒng)源 場板和漏場板的功率器件的正向擊穿電壓，該結(jié)論與附圖4的結(jié)論相一致。
[0140] 仿真4 ;在肖特基漏極加負(fù)壓的情況下，對采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功率器件 與本發(fā)明器件的擊穿特性進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖7。
[0141] 由圖7可W看出，在肖特基漏極加負(fù)壓的情況下，采用傳統(tǒng)源場板和漏場板的功 率器件發(fā)生擊穿，即肖特基漏極電流迅速增加，時(shí)的漏源電壓大約在-920V，而本發(fā)明器件 發(fā)生擊穿時(shí)的漏源電壓大約在-2670V，證明本發(fā)明器件的反向擊穿電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于采用傳統(tǒng) 源場板和漏場板的功率器件的反向擊穿電壓，該結(jié)論與附圖5的結(jié)論相一致。
[0142] 對于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，在了解了本
【發(fā)明內(nèi)容】
和原理后，能夠在不背離本發(fā) 明的原理和范圍的情況下，根據(jù)本發(fā)明的方法進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種修正和改變，但是 該些基于本發(fā)明的修正和改變?nèi)栽诒景l(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種T形源-漏復(fù)合場板功率器件，自下而上包括；襯底（1)、過渡層（2)、勢壘層 (3)、純化層（9)和保護(hù)層（14)，勢壘層的上面淀積有源極（4)與肖特基漏極巧），勢壘層的 側(cè)面刻有臺(tái)面化），且臺(tái)面深度大于勢壘層厚度，勢壘層內(nèi)刻有柵槽（7)，柵槽（7)內(nèi)淀積有 柵極巧），其特征在于： 純化層（9)內(nèi)刻有源槽（10)和漏槽（11); 純化層巧）與保護(hù)層（14)之間淀積有T形源場板（12)和T形漏場板（13); 所述T形源場板（12)與源極（4)電氣連接，且下端完全填充在源槽（10)內(nèi)； 所述T形漏場板（13)與肖特基漏極巧）電氣連接，且下端完全填充在漏槽（11)內(nèi)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的T形源-漏復(fù)合場板功率器件，其特征在于柵槽的深度h小 于勢壘層的厚度，柵極與柵槽左端之間的距離ri為0?2. 6 y m，柵極與柵槽右端之間的距 離為0?4. 7 y m，并且《r2。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的T形源-漏復(fù)合場板功率器件，其特征在于源槽靠近柵極，漏 槽靠近肖特基漏極，源槽的深度Si與漏槽的深度S2相等，且均為0. 49?12. 1 y m，源槽的 寬度bi與漏槽的寬度b2相等，且均為0. 88?10. 9 y m ;源槽的底部與勢壘層之間的距離di 和漏槽的底部與勢壘層之間的距離d2相等，且均為0. 102?2. 03 y m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的T形源-漏復(fù)合場板功率器件，其特征在于T形源場板靠近 肖特基漏極一側(cè)邊緣與源槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離Cl為1. 02?12. 6 y m ;T 形漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣與漏槽靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離C2為1. 02?12. 6 y m ;所 述的T形源場板靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與T形漏場板靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離L為 2. 4 ?10. 2 ym。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的T形源-漏復(fù)合場板功率器件，其特征在于源槽靠近柵極一 側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離ai和漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與 肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離曰2相等，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特 基漏極一側(cè)邊緣之間的距離ai為SiX (di)°'5,其中Si為源槽的深度，di為源槽底部與勢壘 層之間的距離；漏槽靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離 32為SsX化其中S2為漏槽的深度，d2為漏槽底部與勢壘層之間的距離。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的T形源-漏復(fù)合場板功率器件，其特征在于襯底（1)采用藍(lán) 寶石或碳化娃或娃材料。
7. -種制作T形源-漏復(fù)合場板功率器件的方法，包括如下過程： 第一步，在襯底（1)上外延GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成過渡層（2); 第二步，在過渡層上外延GaN基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成勢壘層（3); 第H步，在勢壘層上第一次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層的左端淀積金屬，再在N,氣 氛中進(jìn)行快速熱退火，制作源極（4); 第四步，在勢壘層上第二次制作掩膜，利用該掩膜在勢壘層的右端淀積金屬，制作肖特 基漏極巧）； 第五步，在勢壘層上第H次制作掩膜，利用該掩膜在源極左側(cè)與肖特基漏極右側(cè)的勢 壘層（3)上進(jìn)行刻蝕，且刻蝕區(qū)深度大于勢壘層厚度，形成臺(tái)面化）； 第六步，在勢壘層上第四次制作掩膜，利用該掩膜在源極（4)和肖特基漏極（5)之間的 勢壘層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成柵槽（7)，該柵槽的深度h小于勢壘層的厚度； 第走步，在勢壘層上第五次制作掩膜，利用該掩膜在柵槽（7)內(nèi)淀積金屬，制作柵極 巧），并使柵極與柵槽左端之間的距離ri為0?2. 6ym，與柵槽右端之間的距離r2為0? 4. 7ym，并且 《r]; 第八步，分別在源極（4)上部、肖特基漏極（5)上部、柵極（8)上部、柵槽（7)的其他區(qū) 域上部W及勢壘層的其他區(qū)域上部淀積純化層巧）； 第九步，在純化層上第六次制作掩膜，利用該掩膜在柵極（8)與肖特基漏極（5)之間的 純化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，W制作相同深度與相同寬度的源槽（10)和漏槽（11)，源槽靠近柵極， 漏槽靠近肖特基漏極，源槽靠近柵極一側(cè)邊緣與柵極靠近肖特基漏極一側(cè)邊緣之間的距離 ai為SiX (di)°'5,其中Si為源槽的深度，di為源槽底部與勢壘層之間的距離，漏槽靠近肖特 基漏極一側(cè)邊緣與肖特基漏極靠近柵極一側(cè)邊緣之間的距離曰2為S2X (cQU^5,其中S2為漏 槽的深度，d2為漏槽底部與勢壘層之間的距離； 第十步，在純化層上第走次制作掩膜，利用該掩膜在源槽（10)內(nèi)、漏槽（11)內(nèi)W及源 極和肖特基漏極之間的純化層（9)上淀積金屬，所淀積金屬要完全填充源槽（10)和漏槽 (11)，W制作厚度相同且均為0. 49?12. 1 y m的T形源場板和T形漏場板（13)，并將 T形源場板與源極電氣連接，將T形漏場板與肖特基漏極電氣連接； 第十一步，在T形源場板上部、T形漏場板上部和純化層的其它區(qū)域上部淀積絕緣介質(zhì) 材料，形成保護(hù)層（14)，完成整個(gè)器件的制作。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于第十步中在源槽（10)內(nèi)、漏槽（11)內(nèi)W及 源極和肖特基漏極之間的純化層（9)上淀積的金屬，采用H層金屬組合Ti/Mo/Au，即下層 為Ti、中層為Mo、上層為Au，其厚度為0. 2?6ym/0. 18?4. 9ym/0. 11?1.2ym。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于第十步中在源槽（10)內(nèi)、漏槽（11)內(nèi)W及 源極和肖特基漏極之間的純化層（9)上淀積的金屬，采用H層金屬組合Ti/Ni/Au，即下層 為Ti、中層為Ni、上層為Au，其厚度為0. 2?6ym/0. 18?4. 9ym/0. 11?1.2ym。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于第十步中在源槽（10)內(nèi)、漏槽（11)內(nèi) W及源極和肖特基漏極之間的純化層（9)上淀積的金屬，進(jìn)一步采用H層金屬組合Ti/ Pt/Au，即下層為Ti、中層為Pt、上層為Au，其厚度為0. 2?6ym/0. 18?4. 9ym/0. 11? 1. 2 U m。
【文檔編號(hào)】H01L29/423GK104465747SQ201410658902
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年11月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月18日
【發(fā)明者】毛維, 佘偉波, 張延濤, 楊翠, 張進(jìn)成, 馬佩軍, 郝躍 申請人:西安電子科技大學(xué)