本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體器件，特別是基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件，可用于電力電子系統(tǒng)。

技術(shù)背景

功率半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)的核心元件，隨著能源和環(huán)境問(wèn)題的日益突出，研發(fā)新型高性能、低損耗功率器件就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。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)這種制約關(guān)系是提高器件整體性能的關(guān)鍵。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)第一代si半導(dǎo)體和第二代gaas半導(dǎo)體功率器件性能已接近其材料本身決定的理論極限。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，以gan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(chǎng)和更高的電子飽和漂移速度，且化學(xué)性能穩(wěn)定、耐高溫、抗輻射等突出優(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)的橫向高電子遷移率晶體管，即橫向gan基高電子遷移率晶體管hemt器件，更是因其低導(dǎo)通電阻、高擊穿電壓、高工作頻率等特性，成為了國(guó)內(nèi)外研究和應(yīng)用的熱點(diǎn)、焦點(diǎn)。

然而，在橫向gan基hemt器件中，為了獲得更高的擊穿電壓，需要增加?xùn)怕╅g距，這會(huì)增大器件尺寸和導(dǎo)通電阻，減小單位芯片面積上的有效電流密度和芯片性能，從而導(dǎo)致芯片面積和研制成本的增加。此外，在橫向gan基hemt器件中，由高電場(chǎng)和表面態(tài)所引起的電流崩塌問(wèn)題較為嚴(yán)重，盡管當(dāng)前已有眾多抑制措施，但電流崩塌問(wèn)題依然沒(méi)有得到徹底解決。為了解決上述問(wèn)題，研究者們提出了垂直型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件，也是一種垂直型功率器件，參見(jiàn)algan/gancurrentapertureverticalelectrontransistors,ieeedeviceresearchconference,pp.31-32,2002。gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件可通過(guò)增加漂移層厚度提高擊穿電壓，避免了犧牲器件尺寸和導(dǎo)通電阻的問(wèn)題，因此可以實(shí)現(xiàn)高功率密度芯片。而且在gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件中，高電場(chǎng)區(qū)域位于半導(dǎo)體材料體內(nèi)，這可以徹底地消除電流崩塌問(wèn)題。2004年，ilanben-yaacov等人利用刻蝕后mocvd再生長(zhǎng)溝道技術(shù)研制出algan/gan電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件，該器件未采用鈍化層，最大輸出電流為750ma/mm，跨導(dǎo)為120ms/mm，兩端柵擊穿電壓為65v，且電流崩塌效應(yīng)得到顯著抑制，參見(jiàn)algan/gancurrentapertureverticalelectrontransistorswithregrownchannels,journalofappliedphysics,vol.95,no.4,pp.2073-2078,2004。2012年，srabantichowdhury等人利用mg離子注入電流阻擋層結(jié)合等離子輔助mbe再生長(zhǎng)algan/gan異質(zhì)結(jié)的技術(shù)，研制出基于gan襯底的電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件，該器件采用3μm漂移層，最大輸出電流為4ka·cm^-2，導(dǎo)通電阻為2.2mω·cm²，擊穿電壓為250v，且抑制電流崩塌效果好，參見(jiàn)cavetonbulkgansubstratesachievedwithmbe-regrownalgan/ganlayerstosuppressdispersion,ieeeelectrondeviceletters,vol.33,no.1,pp.41-43,2012。同年，由masahirosugimoto等人提出的一種增強(qiáng)型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件獲得授權(quán)，參見(jiàn)transistor,us8188514b2,2012。此外，2014年，huinie等人基于gan襯底研制出一種增強(qiáng)型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件，該器件閾值電壓為0.5v，飽和電流大于2.3a，擊穿電壓為1.5kv，導(dǎo)通電阻為2.2mω·cm²，參見(jiàn)1.5-kvand2.2-mω-cm²verticalgantransistorsonbulk-gansubstrates,ieeeelectrondeviceletters,vol.35,no.9,pp.939-941,2014。

傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)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、漂移層2、孔徑層3、左、右兩個(gè)對(duì)稱的電流阻擋層4、孔徑5、溝道層6、勢(shì)壘層7和鈍化層12；勢(shì)壘層7上的兩側(cè)淀積有兩個(gè)源極9，兩個(gè)源極9下方通過(guò)離子注入形成兩個(gè)注入?yún)^(qū)8，源極9之間的勢(shì)壘層7上面淀積有柵極10，襯底1下面淀積有漏極11，鈍化層12完全包裹除了漏極底部以外的所有區(qū)域，如圖1所示。

經(jīng)過(guò)十多年的理論和實(shí)驗(yàn)研究，研究者們發(fā)現(xiàn)，上述傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)上存在固有缺陷，會(huì)導(dǎo)致器件中電場(chǎng)強(qiáng)度分布極不均勻，尤其是在電流阻擋層與孔徑區(qū)域交界面下方附近的半導(dǎo)體材料中存在極高的電場(chǎng)峰值，從而引起器件過(guò)早擊穿。這使得實(shí)際工藝中很難實(shí)現(xiàn)通過(guò)增加n型gan漂移層的厚度來(lái)持續(xù)提高器件的擊穿電壓。因此，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件的擊穿電壓普遍不高。為了獲得更高的器件擊穿電壓，并可以通過(guò)增加n型gan漂移層的厚度來(lái)持續(xù)提高器件的擊穿電壓，2013年，zhongdali等人利用數(shù)值仿真技術(shù)研究了一種基于超結(jié)的增強(qiáng)型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件，研究結(jié)果表明超結(jié)結(jié)構(gòu)可以有效調(diào)制器件內(nèi)部的電場(chǎng)分布，使處于關(guān)態(tài)時(shí)器件內(nèi)部各處電場(chǎng)強(qiáng)度趨于均勻分布，因此器件擊穿電壓可達(dá)5～20kv，且采用3μm半柱寬時(shí)擊穿電壓為12.4kv，而導(dǎo)通電阻僅為4.2mω·cm²，參見(jiàn)designandsimulationof5-20-kvganenhancement-modeverticalsuperjunctionhemt,ieeetransactionsonelectrondecices,vol.60,no.10,pp.3230-3237,2013。采用超結(jié)的gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件從理論上可以獲得高擊穿電壓，且可實(shí)現(xiàn)擊穿電壓隨n型gan漂移層厚度的增加而持續(xù)提高，是目前國(guó)內(nèi)外已報(bào)道文獻(xiàn)中擊穿電壓最高的一種非常有效的大功率器件結(jié)構(gòu)。然而，超結(jié)結(jié)構(gòu)的制造工藝難度非常大，尤其是厚n型gan漂移層情況下，幾乎無(wú)法實(shí)現(xiàn)高性能超結(jié)結(jié)構(gòu)的制作。此外，在采用超結(jié)結(jié)構(gòu)的gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件中，當(dāng)器件導(dǎo)通時(shí)超結(jié)附近會(huì)產(chǎn)生額外的導(dǎo)通電阻，且該導(dǎo)通電阻會(huì)隨著漂移層厚度的增加而不斷增加，因此雖然器件的擊穿電壓隨著漂移層厚度的增加而提高，但是器件的導(dǎo)通電阻也會(huì)相應(yīng)的增加，器件中擊穿電壓與導(dǎo)通電阻之間的矛盾并沒(méi)有徹底解決。因此，探索和研發(fā)制造工藝簡(jiǎn)單、擊穿電壓高、導(dǎo)通電阻小的新型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件，意義非常重大。

隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，在電動(dòng)汽車、s類功率放大器、功率管理系統(tǒng)等許多技術(shù)領(lǐng)域中，為了有效地實(shí)現(xiàn)功率轉(zhuǎn)換和控制，迫切需要具有雙向阻斷能力的高性能功率器件，即器件不僅要有很強(qiáng)的正向阻斷能力，即正向擊穿電壓，還要同時(shí)具有很強(qiáng)的反向阻斷能力，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。

場(chǎng)板結(jié)構(gòu)已成為橫向gan基hemt器件中用于提高器件正向擊穿電壓和可靠性的一種成熟、有效的場(chǎng)終端技術(shù)，且該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)器件擊穿電壓隨場(chǎng)板的長(zhǎng)度和結(jié)構(gòu)變化而持續(xù)增加。近年來(lái)，通過(guò)利用場(chǎng)板結(jié)構(gòu)已使橫向gan基hemt器件的性能取得了突飛猛進(jìn)的提升，參見(jiàn)highbreakdownvoltagealgan–ganpower-hemtdesignandhighcurrentdensityswitchingbehavior,ieeetransactionsonelectrondevices,vol.50,no.12,pp.2528-2531,2003,和highbreakdownvoltagealgan–ganhemtsachievedbymultiplefieldplates,ieeeelectrondeviceletters,vol.25,no.4,pp.161-163,2004，以及highbreakdownvoltageachievedonalgan/ganhemtswithintegratedslantfieldplates,ieeeelectrondeviceletters,vol.27,no.9,pp.713-715,2006。因此，將場(chǎng)板結(jié)構(gòu)引入gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件中，以提高器件的正向擊穿電壓，具有非常重要的優(yōu)勢(shì)。然而，截至目前國(guó)內(nèi)外仍然沒(méi)有將場(chǎng)板結(jié)構(gòu)成功應(yīng)用于gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件中的先例，這主要是由于gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)上的固有缺陷，會(huì)導(dǎo)致器件漂移層中最強(qiáng)電場(chǎng)峰位于電流阻擋層與孔徑層交界面下方附近，該電場(chǎng)峰遠(yuǎn)離漂移層兩側(cè)表面，因此場(chǎng)板結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)法發(fā)揮有效調(diào)制器件中電場(chǎng)分布的作用，即使在gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件中采用了場(chǎng)板結(jié)構(gòu)，器件性能也幾乎沒(méi)有任何提高。

此外，現(xiàn)有的gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件均采用歐姆漏極，當(dāng)器件漏極施加非常低的反向電壓時(shí)，器件中的電流阻擋層便會(huì)失效，形成很大的漏源泄漏電流，而且隨著漏極反向電壓的增加，器件柵極也會(huì)正向開(kāi)啟，并通過(guò)很大柵電流，最終導(dǎo)致器件失效。因此，現(xiàn)有的gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件均無(wú)法實(shí)現(xiàn)反向阻斷功能，即使將場(chǎng)板結(jié)構(gòu)應(yīng)用于gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件中，對(duì)改善器件的反向阻斷特性也無(wú)任何效果。

綜上所述，針對(duì)上述技術(shù)瓶頸，研發(fā)具備優(yōu)良雙向阻斷能力的高性能垂直型gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件，非常必要、迫切，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提供一種基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件及其制作方法，以減小器件的制作難度，提高器件的正向擊穿電壓和反向擊穿電壓，并實(shí)現(xiàn)正向擊穿電壓和反向擊穿電壓的可持續(xù)增加，緩解器件擊穿電壓與導(dǎo)通電阻之間的矛盾，改善器件的擊穿特性和可靠性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

一、器件結(jié)構(gòu)

一種基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件，包括：襯底1、漂移層2、孔徑層3、兩個(gè)對(duì)稱的電流阻擋層4、溝道層6、勢(shì)壘層7和鈍化層12，勢(shì)壘層7上的兩側(cè)淀積有兩個(gè)源極9，兩個(gè)源極9下方通過(guò)離子注入形成兩個(gè)注入?yún)^(qū)8，源極9之間的勢(shì)壘層7上面淀積有柵極10，襯底1下面淀積有肖特基漏極11，鈍化層12完全包裹在除肖特基漏極11底部以外的所有區(qū)域，兩個(gè)電流阻擋層4之間形成孔徑5，其特征在于：

所述兩個(gè)電流阻擋層4，采用由第一阻擋層41和第二阻擋層42構(gòu)成的二級(jí)階梯結(jié)構(gòu)，且第二阻擋層42位于第一阻擋層41的內(nèi)側(cè)；

所述鈍化層12，其兩側(cè)均采用雙弧形臺(tái)階，即在鈍化層兩邊的上部區(qū)域刻有源弧形臺(tái)階，下部區(qū)域刻有漏弧形臺(tái)階，其中：

每個(gè)源弧形臺(tái)階處淀積有金屬，形成對(duì)稱的兩個(gè)弧形源場(chǎng)板13，該弧形源場(chǎng)板13與源極9電氣連接；

每個(gè)漏弧形臺(tái)階處淀積有金屬，形成對(duì)稱的兩個(gè)弧形漏場(chǎng)板14，該弧形漏場(chǎng)板14與肖特基漏極11電氣連接；

弧形源場(chǎng)板、弧形漏場(chǎng)板、肖特基漏極和鈍化層均覆蓋有保護(hù)層15。

二、制作方法

本發(fā)明制作基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件及其制作方法的方法，包括如下過(guò)程：

a.在采用n^-型gan材料的襯底1上外延n^-型gan半導(dǎo)體材料，形成厚度為3～50μm、摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3的漂移層2；

b.在漂移層2上外延n型gan半導(dǎo)體材料，形成厚度為1.2～3μm、摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3的孔徑層3；

c.在孔徑層3上制作掩模，利用該掩模在孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)，制作厚度a為1.2～3μm，寬度c為0.2～1μm的兩個(gè)第一阻擋層41；

d.在孔徑層3和第一阻擋層41上制作掩模，利用該掩模在左右第一阻擋層41之間的孔徑層內(nèi)的兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)，制作厚度b為0.3～1μm，寬度d等于1.1a的兩個(gè)第二阻擋層42，兩個(gè)第一阻擋層41和兩個(gè)第二阻擋層42構(gòu)成二級(jí)階梯結(jié)構(gòu)的電流阻擋層4，兩個(gè)對(duì)稱的電流阻擋層4之間形成孔徑5；

e.在兩個(gè)第一阻擋層41、兩個(gè)第二阻擋層42和孔徑5上部外延gan半導(dǎo)體材料，形成厚度為0.04～0.2μm的溝道層6；

f.在溝道層6上部外延gan基寬禁帶半導(dǎo)體材料，形成厚度為5～50nm的勢(shì)壘層7；

g.在勢(shì)壘層7上部制作掩模，利用該掩模在勢(shì)壘層內(nèi)兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-2的n型雜質(zhì)，以制作注入?yún)^(qū)8，其中，兩個(gè)注入?yún)^(qū)的深度均大于勢(shì)壘層厚度，且小于溝道層6與勢(shì)壘層兩者的總厚度；

h.在兩個(gè)注入?yún)^(qū)8上部和兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上部制作掩模，利用該掩模在兩個(gè)注入?yún)^(qū)8上部淀積金屬制作源極9；

i.在源極9上部和兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上部制作掩模，利用該掩模在兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上部淀積金屬，制作柵極10；

j.在襯底1的背面上淀積金屬制作肖特基漏極11；

k.在除了肖特基漏極11底部以外的其他所有區(qū)域淀積絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層12；

l.在鈍化層12上部制作掩模，利用該掩模在左、右兩邊鈍化層12上部進(jìn)行刻蝕，刻蝕至與電流阻擋層下邊緣同一水平高度，形成上平臺(tái)；

m.在左右兩邊刻有上平臺(tái)的鈍化層12的上部制作掩模，利用該掩模在鈍化層12的左右兩邊的上平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成源弧形臺(tái)階；該源弧形臺(tái)階位于第一阻擋層41下邊緣同一水平高度以下的部分，其表面任意一點(diǎn)，與第一阻擋層41下邊緣的垂直距離為f，與漂移層2的水平距離為e，且近似滿足關(guān)系f＝9.5-10.5exp(-0.6e)；該源弧形臺(tái)階表面與第一阻擋層41下邊緣處于一水平高度的位置，其與漂移層2的水平距離為g；

n.在帶有兩個(gè)源弧形臺(tái)階的鈍化層12上部制作掩模，利用該掩模在鈍化層左右兩邊的源弧形臺(tái)階上淀積金屬，所淀積金屬的上邊緣所在高度應(yīng)高于或等于第一阻擋層41下邊緣所在高度，形成左右對(duì)稱的兩個(gè)弧形源場(chǎng)板13，并將該兩側(cè)的弧形源場(chǎng)板13與源極9電氣連接；

o.在弧形源場(chǎng)板13和鈍化層12的上部覆蓋絕緣介質(zhì)材料，以對(duì)弧形源場(chǎng)板形成保護(hù)；

p.在肖特基漏極11的背面和鈍化層12的背面制作掩模，利用該掩模在鈍化層12背面的左右兩邊內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成漏弧形臺(tái)階，且漏弧形臺(tái)階下邊界與肖特基漏極11下邊界對(duì)齊，該漏弧形臺(tái)階位于肖特基漏極上邊界同一水平高度以上的部分，其表面任意一點(diǎn)，與襯底1下邊界的垂直距離為q，與漂移層2的水平距離為p，近似滿足關(guān)系q＝5.5+2.5ln(p+0.06)，且漏弧形臺(tái)階表面與肖特基漏極上邊界處于同一水平高度的部位距離漂移層2的水平間距h為0.05μm；

q.在肖特基漏極11的背面以及漏弧形臺(tái)階的背面制作掩模，利用該掩模在左右兩邊的漏弧形臺(tái)階上淀積金屬，形成左右對(duì)稱的兩個(gè)弧形漏場(chǎng)板14，并將該兩側(cè)的弧形漏場(chǎng)板14與肖特基漏極11電氣連接，該弧形漏場(chǎng)板的下邊緣所在高度應(yīng)低于或等于肖特基漏極11上邊緣所在高度；

r.在弧形漏場(chǎng)板、肖特基漏極和鈍化層的下方覆蓋絕緣介質(zhì)材料，對(duì)弧形漏場(chǎng)板形成保護(hù)，該步驟的絕緣介質(zhì)材料與步驟o覆蓋的絕緣介質(zhì)材料共同構(gòu)成保護(hù)層15，完成整個(gè)器件的制作。

本發(fā)明器件與傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

a.實(shí)現(xiàn)正向擊穿電壓持續(xù)增加。

本發(fā)明采用二級(jí)階梯形式的電流阻擋層，使器件內(nèi)部的第一阻擋層、第二阻擋層與孔徑層交界面下方附近均會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)峰，且第一阻擋層對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)峰值大于第二阻擋層對(duì)應(yīng)的電場(chǎng)峰值；由于第一阻擋層的電場(chǎng)峰非常接近漂移層兩側(cè)表面，便可以利用弧形源場(chǎng)板有效調(diào)制漂移層兩側(cè)表面附近的電場(chǎng)峰，以在弧形源場(chǎng)板處漂移層兩側(cè)表面附近形成連續(xù)平緩的較高電場(chǎng)區(qū)；

通過(guò)調(diào)整源弧形臺(tái)階與漂移層之間的水平距離、電流阻擋層的尺寸和摻雜等，可以使得電流阻擋層與孔徑層交界面下方附近的電場(chǎng)峰值與弧形源場(chǎng)板對(duì)應(yīng)的漂移層兩側(cè)表面附近的電場(chǎng)值近似相等，且小于gan基寬禁帶半導(dǎo)體材料的擊穿電場(chǎng)，從而提高了器件的正向擊穿電壓，且通過(guò)增加弧形源場(chǎng)板的長(zhǎng)度可實(shí)現(xiàn)正向擊穿電壓的持續(xù)增加。

b.實(shí)現(xiàn)反向擊穿電壓持續(xù)增加。

本發(fā)明采用了弧形漏場(chǎng)板，利用該弧形漏場(chǎng)板有效調(diào)制漂移層內(nèi)電場(chǎng)分布，使得器件漂移層內(nèi)的高電場(chǎng)區(qū)面積顯著增加，并可在弧形漏場(chǎng)板對(duì)應(yīng)的漂移層區(qū)域兩側(cè)表面附近形成連續(xù)平緩的較高電場(chǎng)區(qū)；

通過(guò)調(diào)整弧形漏場(chǎng)板與漂移層之間鈍化層的厚度、弧形漏場(chǎng)板尺寸等，可以使得弧形漏場(chǎng)板對(duì)應(yīng)的漂移層兩側(cè)表面附近電場(chǎng)值近似相等，且小于gan基寬禁帶半導(dǎo)體材料的擊穿電場(chǎng)，從而提高了器件的反向擊穿電壓，且通過(guò)增加弧形漏場(chǎng)板的長(zhǎng)度可實(shí)現(xiàn)擊穿電壓的持續(xù)增加。

c.在提高器件擊穿電壓的同時(shí)，器件導(dǎo)通電阻幾乎恒定。

本發(fā)明通過(guò)在器件兩側(cè)采用弧形場(chǎng)板的方法來(lái)提高器件擊穿電壓，由于場(chǎng)板不會(huì)影響器件導(dǎo)通電阻，當(dāng)器件導(dǎo)通時(shí)，在器件內(nèi)部漂移層只存在由電流阻擋層所產(chǎn)生的耗盡區(qū)和肖特基漏極附近的耗盡區(qū)，即高阻區(qū)，并未引入其它耗盡區(qū)，因此，通過(guò)調(diào)整弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板尺寸，可以實(shí)現(xiàn)器件的正向擊穿電壓和反向擊穿電壓持續(xù)增加，而導(dǎo)通電阻幾乎保持恒定。

d.工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，提高了成品率。

本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)中，弧形場(chǎng)板的制作是通過(guò)在漂移層兩側(cè)的鈍化層中刻蝕弧形臺(tái)階并淀積金屬而實(shí)現(xiàn)的，其工藝簡(jiǎn)單，且不會(huì)對(duì)器件中半導(dǎo)體材料產(chǎn)生損傷，避免了采用超結(jié)的gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)所帶來(lái)的工藝復(fù)雜化問(wèn)題，大大提高了器件的成品率。

以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和效果。

附圖說(shuō)明

圖1是傳統(tǒng)gan基電流孔徑異質(zhì)結(jié)場(chǎng)效應(yīng)器件的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明制作基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件的流程圖；

圖4是對(duì)本發(fā)明器件仿真所得的正向擊穿情況下器件漂移層右側(cè)邊緣的縱向電場(chǎng)分布圖；

圖5是對(duì)本發(fā)明器件仿真所得的反向擊穿情況下器件漂移層右側(cè)邊緣的縱向電場(chǎng)分布圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D2，本發(fā)明基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件是基于gan基寬禁帶半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，其包括：襯底1、漂移層2、孔徑層3、兩個(gè)對(duì)稱的電流阻擋層4、溝道層6、勢(shì)壘層7和鈍化層12，勢(shì)壘層7上的兩側(cè)淀積有兩個(gè)源極9，兩個(gè)源極9下方通過(guò)離子注入形成兩個(gè)注入?yún)^(qū)8，源極9之間的勢(shì)壘層7上面淀積有柵極10，襯底1下面淀積有肖特基漏極11，鈍化層12完全包裹在除肖特基漏極11底部以外的所有區(qū)域，其中：

所述襯底1，采用n^-型gan材料；

所述漂移層2，位于襯底1上部，其厚度為3～50μm、摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3；

所述孔徑層3，位于漂移層2上部，其厚度為1.2～3μm、摻雜濃度為1×10¹⁵～1×10¹⁸cm^-3；

所述電流阻擋層4，是由第一阻擋層41和第二阻擋層42構(gòu)成的二級(jí)階梯結(jié)構(gòu)，其中：兩個(gè)第一阻擋層41位于孔徑層3內(nèi)的左右兩側(cè)，兩個(gè)第二阻擋層42位于兩個(gè)第一阻擋層41內(nèi)側(cè)，各阻擋層均采用p型摻雜；該第一阻擋層41的厚度a為1.2～3μm，寬度c為0.2～1μm，該第二阻擋層42的厚度b為0.3～1μm，寬度為d，且d＝1.1a，兩個(gè)對(duì)稱的電流阻擋層4之間形成孔徑5；

所述溝道層6，位于兩個(gè)電流阻擋層4和孔徑5上部，其厚度為0.04～0.2μm；

所述勢(shì)壘層7，位于溝道層6上部，其由若干層相同或不同的gan基寬禁帶半導(dǎo)體材料組成，厚度為5～50nm；

所述兩個(gè)注入?yún)^(qū)8，兩個(gè)注入?yún)^(qū)的深度均大于勢(shì)壘層厚度，且小于溝道層6與勢(shì)壘層兩者的總厚度；

所述柵極10，其與兩個(gè)電流阻擋層4在水平方向上的交疊長(zhǎng)度大于0μm；

所述肖特基漏極11，采用肖特基結(jié)構(gòu)；

所述器件兩邊的鈍化層12，其兩側(cè)均采用雙弧形臺(tái)階，即在鈍化層兩邊的上部區(qū)域刻有源弧形臺(tái)階，下部區(qū)域刻有漏弧形臺(tái)階，其中：

每個(gè)源弧形臺(tái)階處淀積有金屬，形成對(duì)稱的兩個(gè)弧形源場(chǎng)板13，該弧形源場(chǎng)板13與源極9電氣連接；源弧形臺(tái)階位于第一阻擋層41下邊緣同一水平高度以下的部分，其表面的任意一點(diǎn)，與第一阻擋層41下邊緣的垂直距離為f，與漂移層2的水平距離為e，且近似滿足關(guān)系f＝9.5-10.5exp(-0.6e)，0μm<f≤9μm；該源弧形臺(tái)階表面與第一阻擋層41下邊緣處于同一水平高度的部位，其與漂移層2的水平距離g為0.18μm。

每個(gè)漏弧形臺(tái)階處淀積有金屬，形成對(duì)稱的兩個(gè)弧形漏場(chǎng)板14，該弧形漏場(chǎng)板14與肖特基漏極11電氣連接，漏弧形臺(tái)階下邊界與肖特基漏極11下邊界對(duì)齊，該漏弧形臺(tái)階位于肖特基漏極上邊界同一水平高度以上的部分，其表面的任意一點(diǎn)，與襯底1下邊界的垂直距離為q，與漂移層2的水平距離為p，近似滿足關(guān)系q＝5.5+2.5ln(p+0.06)，且0μm<q≤11μm；該漏弧形臺(tái)階表面與肖特基漏極上邊界處于同一水平高度的部位，其距離漂移層2的水平間距為h，h＝0.05μm；

弧形源場(chǎng)板13的上邊緣所在高度等于或高于第一阻擋層41下邊緣所在高度，弧形漏場(chǎng)板14下邊界所在高度等于或低于肖特基漏極11上邊界所在高度；

弧形源場(chǎng)板、弧形漏場(chǎng)板、肖特基漏極和鈍化層均覆蓋有保護(hù)層15；

該鈍化層12和保護(hù)層15采用sio2、sin、al2o3、sc2o3、hfo2、tio2中的任意一種或其它絕緣介質(zhì)材料。

參照?qǐng)D3，本發(fā)明制作基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件的過(guò)程，給出如下三種實(shí)施例：

實(shí)施例一：采用sio2材料作為鈍化層和保護(hù)層，制作基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件。

步驟1.在襯底1上外延n^-型gan，形成漂移層2，如圖3a。

采用n^-型gan做襯底1，使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在襯底1上外延厚度為3μm、摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3的n^-型gan半導(dǎo)體材料，形成漂移層2，其中：

外延采用的工藝條件為：溫度為950℃，壓強(qiáng)為40torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為100μmol/min。

步驟2.在漂移層上外延n型gan，形成孔徑層3，如圖3b。

使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在漂移層2上外延厚度為1.2μm、摻雜濃度為1×10¹⁵cm^-3的n型gan半導(dǎo)體材料，形成孔徑層3，其中：

外延采用的工藝條件為：溫度為950℃，壓強(qiáng)為40torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為100μmol/min。

步驟3.制作第一阻擋層41，如圖3c。

3a)在孔徑層3上制作掩模；

3b)使用離子注入技術(shù)，在孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度a為1.2μm，寬度c為0.2μm的兩個(gè)第一阻擋層41。

步驟4.制作第二阻擋層42，如圖3d。

4a)在孔徑層3和兩個(gè)第一阻擋層41上制作掩模；

4b)使用離子注入技術(shù)，在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層3內(nèi)兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度b為0.3μm，寬度d為1.32μm的兩個(gè)第二阻擋層42，兩個(gè)第一阻擋層與兩個(gè)第二阻擋層構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱的二級(jí)階梯結(jié)構(gòu)的電流阻擋層4，左右電流阻擋層4之間形成孔徑5。

步驟5.外延gan材料制作溝道層6，如圖3e。

使用分子束外延技術(shù)，在兩個(gè)第一阻擋層41、兩個(gè)第二阻擋層42和孔徑5的上部外延厚度為0.04μm的gan材料，形成溝道層6；

所述分子束外延技術(shù)，其工藝條件為：真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源。

步驟6.外延al0.5ga0.5n，制作勢(shì)壘層7，如圖3f。

使用分子束外延技術(shù)在溝道層6上外延厚度為5nm的al0.5ga0.5n材料，形成勢(shì)壘層7，其中：

分子束外延的工藝條件為：真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源、高純al源；

步驟7.制作左、右兩個(gè)注入?yún)^(qū)8，如圖3g。

7a)在勢(shì)壘層7上部制作掩模；

7b)使用離子注入技術(shù)，在勢(shì)壘層內(nèi)的兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁵cm^-2的n型雜質(zhì)si，形成深度為0.01μm的注入?yún)^(qū)8；

7c)在1200℃溫度下進(jìn)行快速熱退火。

步驟8.制作源極9，如圖3h。

8a)在兩個(gè)注入?yún)^(qū)8上部和兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上部制作掩模；

8b)使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在兩個(gè)注入?yún)^(qū)上部淀積ti/au/ni組合金屬，形成源極9，其中：自下而上所淀積的金屬分別為ti為0.02μm、au為0.3μm、ni為0.05μm；

電子束蒸發(fā)的工藝條件為：真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于

步驟9.制作柵極10，如圖3i。

9a)在源極9上部和兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上部制作掩模；

9b)使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上淀積ni/au/ni組合金屬，形成柵極10，其中：所淀積的自下而上分別為ni為0.02μm、au為0.2μm、ni為0.04μm，柵極10與兩個(gè)第二阻擋層42在水平方向上的交疊長(zhǎng)度均為0.3μm；

電子束蒸發(fā)的工藝條件為：真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于

步驟10.制作肖特基漏極11，如圖3j。

使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在整個(gè)襯底1背面依次淀積w、au、ni，形成w/au/ni組合金屬，完成肖特基漏極11的制作，且w的厚度為0.02μm、au的厚度為0.7μm、ni的厚度為0.05μm；

淀積金屬所采用的工藝條件為：真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于

步驟11.淀積sio2絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層12，如圖3k。

使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在除了肖特基漏極11底部以外的其他所有區(qū)域淀積sio2絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層12，其中：

淀積鈍化層的工藝條件是：n2o流量為850sccm，sih4流量為200sccm，溫度為250℃，射頻功率為25w，壓力為1100mtorr。

步驟12.在鈍化層內(nèi)的左、右兩邊刻蝕上平臺(tái)，如圖3l。

12a)在鈍化層12上部制作掩模；

12b)使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊上部的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，刻蝕至與電流阻擋層4下邊緣同一水平高度，形成左右兩個(gè)上平臺(tái)，其中：

反應(yīng)離子刻蝕的工藝條件為：cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mtorr，功率為250w。

步驟13.制作源弧形臺(tái)階，如圖3m。

13a)在左右兩邊刻有上平臺(tái)的鈍化層12上部制作掩模；

13b)使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12的左、右兩邊的上平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成源弧形臺(tái)階，源弧形臺(tái)階位于第一阻擋層41下邊緣同一水平高度以下的部分，其表面的任意一點(diǎn)，與第一阻擋層41下邊緣的垂直距離為f，與漂移層2的水平距離為e，且近似滿足關(guān)系f＝9.5-10.5exp(-0.6e)，f最大為1μm，該源弧形臺(tái)階表面與第一阻擋層41下邊緣處于同一水平高度的部位，其與漂移層2的水平距離g為0.18μm；

反應(yīng)離子刻蝕的工藝條件為：cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mtorr，功率為250w。

步驟14.制作弧形源場(chǎng)板13，如圖3n。

14a)在帶有兩個(gè)源弧形臺(tái)階的鈍化層12上部制作掩模；

14b)使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，即在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，在左、右兩邊的源弧形臺(tái)階上淀積金屬ni，制作左、右對(duì)稱的兩個(gè)弧形源場(chǎng)板13，且弧形源場(chǎng)板13上邊緣所在高度高于第一阻擋層41下邊緣所在高度0.2μm，并將該兩側(cè)的弧形源場(chǎng)板與源極電氣連接。

步驟15.在弧形源場(chǎng)板上方和鈍化層上方淀積sio2絕緣介質(zhì)材料，如圖3o。

使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在弧形源場(chǎng)板上方和鈍化層上方淀積sio2絕緣介質(zhì)材料；

淀積鈍化層的工藝條件是：n2o流量為850sccm，sih4流量為200sccm，溫度為250℃，射頻功率為25w，壓力為1100mtorr。

步驟16.制作漏弧形臺(tái)階，如圖3p。

16a)在肖特基漏極11的背面和鈍化層12的背面制作掩模；

16b)使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在鈍化層12背面的左、右兩邊內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成漏弧形臺(tái)階，且該漏弧形臺(tái)階位于肖特基漏極上邊界同一水平高度以上的部分，其表面的任意一點(diǎn)，與襯底1下邊界的垂直距離q，與漂移層2的水平距離p，近似滿足關(guān)系q＝5.5+2.5ln(p+0.06)，漏弧形臺(tái)階下邊界與肖特基漏極11下邊界對(duì)齊，漏弧形臺(tái)階表面與肖特基漏極上邊界處于同一水平高度的部位距離漂移層2的水平間距h為0.05μm，q最大為1μm，其中：

反應(yīng)離子刻蝕的工藝條件為：cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mtorr，功率為250w。

步驟17.制作弧形漏場(chǎng)板14，如圖3q。

17a)在肖特基漏極11的背面和鈍化層12的背面制作掩模；

17b)使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，即在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，在左、右兩邊的漏弧形臺(tái)階上淀積金屬ni，制作左、右對(duì)稱的兩個(gè)弧形漏場(chǎng)板14，該弧形漏場(chǎng)板14下邊界所在高度低于肖特基漏極11上邊界所在高度0.2μm，并將該兩側(cè)的漏場(chǎng)板與肖特基漏極電氣連接。

步驟18.在弧形漏場(chǎng)板、肖特基漏極和鈍化層的下方填充sio2絕緣介質(zhì)材料，完成保護(hù)層15的制作，如圖3r。

使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在弧形漏場(chǎng)板、肖特基漏極和鈍化層的下方覆蓋sio2絕緣介質(zhì)材料，該步驟的絕緣介質(zhì)材料與步驟15淀積的絕緣介質(zhì)材料共同構(gòu)成保護(hù)層15，完成整個(gè)器件的制作；

淀積鈍化層的工藝條件是：n2o流量為850sccm，sih4流量為200sccm，溫度為250℃，射頻功率為25w，壓力為1100mtorr。

實(shí)施例二：采用sin材料作為鈍化層和保護(hù)層，制作基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件。

第一步.在襯底1上外延n^-型gan，形成漂移層2，如圖3a。

在溫度為1000℃，壓強(qiáng)為45torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為110μmol/min的工藝條件下，采用n^-型gan做襯底1，使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在襯底1上外延厚度為20μm、摻雜濃度為1×10¹⁷cm^-3的n^-型gan材料，完成漂移層2的制作。

第二步.在漂移層上外延n型gan，形成孔徑層3，如圖3b。

在溫度為1000℃，壓強(qiáng)為45torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4400sccm，氨氣流量為4400sccm，鎵源流量為110μmol/min的工藝條件下，使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在漂移層2上外延厚度為1.5μm、摻雜濃度為1×10¹⁷cm^-3的n型gan材料，完成孔徑層3的制作。

第三步.制作第一阻擋層41，如圖3c。

3.1)在孔徑層3上制作掩模；

3.2)使用離子注入技術(shù)，在孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為5×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度a為1.5μm，寬度c為0.4μm的兩個(gè)第一阻擋層41。

第四步.制作第二阻擋層42，如圖3d。

4.1)在孔徑層3和兩個(gè)第一阻擋層41上制作掩模；

4.2)使用離子注入技術(shù)，在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層3內(nèi)兩側(cè)注入劑量為5×10¹⁵cm^-2的p型雜質(zhì)mg，形成厚度b為0.65μm，寬度d為1.65μm的兩個(gè)第二阻擋層42，兩個(gè)第一阻擋層與兩個(gè)第二阻擋層構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱的二級(jí)階梯結(jié)構(gòu)的電流阻擋層4，左右電流阻擋層4之間形成孔徑5。

第五步.外延gan材料，制作溝道層6，如圖3e。

在真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源的工藝條件下，使用分子束外延技術(shù)，在第一阻擋層41、第二阻擋層42和孔徑5上部，外延厚度為0.1μm的gan材料，完成溝道層6的制作。

第六步.外延al0.3ga0.7n，制作勢(shì)壘層7，如圖3f。

在真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源、高純al源的工藝條件下，使用分子束外延技術(shù)，在溝道層6上外延厚度為20nm的al0.3ga0.7n材料，完成勢(shì)壘層7的制作。

第七步.制作左、右兩個(gè)注入?yún)^(qū)8，如圖3g。

7.1)在勢(shì)壘層7上部制作掩模；

7.2)使用離子注入技術(shù)，在勢(shì)壘層內(nèi)的兩側(cè)注入劑量為6×10¹⁵cm^-2的n型雜質(zhì)si，形成深度為0.03μm的兩個(gè)注入?yún)^(qū)8；

7.3)在1200℃溫度下進(jìn)行快速熱退火。

第八步.制作源極9，如圖3h。

8.1)在兩個(gè)注入?yún)^(qū)8上部和兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上部制作掩模；

8.2)在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在兩個(gè)注入?yún)^(qū)上部淀積ti/au/ni組合金屬，形成源極9，其中：所淀積的組合金屬自下而上分別為ti、au、ni，其厚度依次為0.02μm、0.3μm、0.05μm。

第九步.制作柵極10，如圖3i。

9.1)在源極9上部和兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上部制作掩模；

9.2)在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上淀積ni/au/ni組合金屬，形成柵極10，其中：自下而上所淀積金屬ni的厚度為0.02μm、au的厚度為0.2μm、ni的厚度為0.04μm，柵極10與兩個(gè)第二阻擋層42在水平方向上的交疊長(zhǎng)度均為0.35μm。

第十步.制作肖特基漏極11，如圖3j。

在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在整個(gè)襯底1背面依次淀積ni、au、ni，形成ni/au/ni組合金屬，完成肖特基漏極11的制作，且ni的厚度為0.02μm、au的厚度為0.7μm、ni的厚度為0.05μm。

第十一步.淀積sin絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層12，如圖3k。

在氣體為nh3、n2及sih4，氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm，溫度、射頻功率和壓強(qiáng)分別為300℃、25w和950mtorr的工藝條件下，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在除了肖特基漏極11底部以外的其他所有區(qū)域淀積sin絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層12。

第十二步.在鈍化層內(nèi)的左、右兩邊刻蝕上平臺(tái)，如圖3l。

12.1)在鈍化層12上部制作掩模；

12.2)在cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mtorr，功率為250w的工藝條件下，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊上部的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，刻蝕至與電流阻擋層4下邊緣同一水平高度，形成左右兩個(gè)上平臺(tái)。

第十三步.制作源弧形臺(tái)階，如圖3m。

13.1)在左右兩邊刻有上平臺(tái)的鈍化層12上部制作掩模；

13.2)在cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mtorr，功率為250w的工藝條件下，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12的左、右兩邊的上平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成源弧形臺(tái)階，源弧形臺(tái)階位于第一阻擋層41下邊緣同一水平高度以下的部分，其表面的任意一點(diǎn)，與第一阻擋層41下邊緣的垂直距離為f，與漂移層2的水平距離為e，且近似滿足關(guān)系f＝9.5-10.5exp(-0.6e)，f最大為4μm，該源弧形臺(tái)階表面與第一阻擋層41下邊緣處于同一水平高度的部位，其與漂移層2的水平距離g為0.18μm；

第十四步.制作弧形源場(chǎng)板13，如圖3n。

14.1)在帶有兩個(gè)源弧形臺(tái)階的鈍化層12上部制作掩模；

14.2)在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在鈍化層左、右兩邊的源弧形臺(tái)階上淀積金屬ti，制作左、右對(duì)稱的兩個(gè)弧形源場(chǎng)板13，該弧形源場(chǎng)板13上邊緣所在高度高于第一阻擋層41下邊緣所在高度0.3μm，并將該兩側(cè)的弧形源場(chǎng)板與源極電氣連接。

第十五步.在弧形源場(chǎng)板上方和鈍化層上方淀積sin絕緣介質(zhì)材料，如圖3o。

在氣體為nh3、n2及sih4，氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm，溫度、射頻功率和壓強(qiáng)分別為300℃、25w和950mtorr的工藝條件下，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在弧形源場(chǎng)板上方和鈍化層上方淀積sin絕緣介質(zhì)材料。

第十六步.制作漏弧形臺(tái)階，如圖3p。

16.1)在肖特基漏極11的背面和鈍化層12的背面制作掩模；

16.2)在cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mtorr，功率為250w的工藝條件下，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在鈍化層12背面的左、右兩邊內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成漏弧形臺(tái)階，且該漏弧形臺(tái)階位于肖特基漏極上邊界同一水平高度以上的部分，其表面的任意一點(diǎn)，與襯底1下邊界的垂直距離q，與漂移層2的水平距離p，近似滿足關(guān)系q＝5.5+2.5ln(p+0.06)，漏弧形臺(tái)階下邊界與肖特基漏極11下邊界對(duì)齊，漏弧形臺(tái)階表面與肖特基漏極上邊界處于同一水平高度的部位距離漂移層2的水平間距h為0.05μm，q最大為3.5μm。

第十七步.制作弧形漏場(chǎng)板14，如圖3q。

17.1)在肖特基漏極11的背面和鈍化層12的背面制作掩模；

17.2)使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，即在真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件下，在左、右兩邊的漏弧形臺(tái)階上淀積金屬ti，制作左、右對(duì)稱的兩個(gè)弧形漏場(chǎng)板14，該弧形漏場(chǎng)板14下邊界所在高度低于肖特基漏極11上邊界所在高度0.3μm，并將該兩側(cè)的漏場(chǎng)板與肖特基漏極電氣連接。

第十八步.在弧形漏場(chǎng)板、肖特基漏極和鈍化層的下方填充sin絕緣介質(zhì)材料，完成保護(hù)層15的制作，如圖3r。

在氣體為nh3、n2及sih4，氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm，溫度、射頻功率和壓強(qiáng)分別為300℃、25w和950mtorr的工藝條件下，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在弧形漏場(chǎng)板、肖特基漏極和鈍化層的下方填充sin絕緣介質(zhì)材，該步驟的絕緣介質(zhì)材料與第十五步淀積的絕緣介質(zhì)材料共同構(gòu)成保護(hù)層15，完成整個(gè)器件的制作。

實(shí)施例三：制作鈍化層為sio2、保護(hù)層為sin的基于弧形源場(chǎng)板和弧形漏場(chǎng)板的垂直型功率器件。

步驟a.采用溫度為950℃，壓強(qiáng)為40torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為100μmol/min的工藝條件，采用n^-型gan做襯底1，使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在襯底上外延厚度為50μm、摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3的n^-型gan材料，制作漂移層2，如圖3a。

步驟b.采用溫度為950℃，壓強(qiáng)為40torr，以sih4為摻雜源，氫氣流量為4000sccm，氨氣流量為4000sccm，鎵源流量為100μmol/min的工藝條件，使用金屬有機(jī)物化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在漂移層2上外延厚度為3μm、摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3的n型gan材料，制作孔徑層3，如圖3b。

步驟c.在孔徑層3上制作掩模；再使用離子注入技術(shù)，在孔徑層內(nèi)的兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度a為3μm，寬度c為1μm的兩個(gè)第一阻擋層41，如圖3c。

步驟d.在孔徑層3和兩個(gè)第一阻擋層41上制作掩模；再使用離子注入技術(shù)，在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層3內(nèi)兩側(cè)位置注入劑量為1×10¹⁶cm^-2的p型雜質(zhì)mg，制作厚度b為1μm，寬度d為3.3μm的兩個(gè)第二阻擋層42，兩個(gè)第一阻擋層與兩個(gè)第二阻擋層構(gòu)成兩個(gè)對(duì)稱的二級(jí)階梯結(jié)構(gòu)的電流阻擋層4，左右電流阻擋層4之間形成孔徑5，如圖3d。

步驟e.采用真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源的工藝條件，使用分子束外延技術(shù)，在兩個(gè)第一阻擋層41、兩個(gè)第二阻擋層42和孔徑5上部外延厚度為0.2μm的gan材質(zhì)的溝道層6，如圖3e。

步驟f.采用真空度小于等于1.0×10^-10mbar，射頻功率為400w，反應(yīng)劑采用n2、高純ga源、高純al源的工藝條件，使用分子束外延技術(shù)，在溝道層6上外延厚度為50nm的al0.1ga0.9n材質(zhì)的勢(shì)壘層7，如圖3f。

步驟g.先在勢(shì)壘層7上部制作掩模；再使用離子注入技術(shù)，在勢(shì)壘層內(nèi)的兩側(cè)注入劑量為1×10¹⁶cm^-2的n型雜質(zhì)si，形成深度為0.06μm的注入?yún)^(qū)8；

然后，在1200℃溫度下進(jìn)行快速熱退火，使用如圖3g。

步驟h.先在兩個(gè)注入?yún)^(qū)8上部和兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上部制作掩模，再采用真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在兩個(gè)注入?yún)^(qū)上部淀積ti/au/ni組合金屬，形成源極9，其中：自下而上所淀積的金屬厚度，ti的厚度為0.02μm、au的厚度為0.3μm、ni的厚度為0.05μm，如圖3h。

步驟i.先在源極9上部和兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上部制作掩模；再采用真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在兩個(gè)注入?yún)^(qū)之間的勢(shì)壘層7上淀積ni/au/ni組合金屬，形成柵極10，其中：自下而上所淀積的金屬厚度，ni的厚度為0.02μm、au的厚度為0.2μm、ni的厚度為0.04μm，柵極10與兩個(gè)第二阻擋層42在水平方向上的交疊長(zhǎng)度均為0.6μm，如圖3i。

步驟j.采用真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在整個(gè)襯底1背面依次淀積au、ni，形成au/ni組合金屬，完成肖特基漏極11的制作，且au的厚度為0.7μm、ni的厚度為0.05μm，如圖3j。

步驟k.采用n2o流量為850sccm，sih4流量為200sccm，溫度為250℃，射頻功率為25w，壓力為1100mtorr的工藝條件，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在除了肖特基漏極11底部以外的其他所有區(qū)域淀積sio2絕緣介質(zhì)材料，形成包裹的鈍化層12，如圖3k。

步驟l.先在鈍化層12上部制作掩模；再采用cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mtorr，功率為250w的工藝條件，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12左、右兩邊上部的鈍化層內(nèi)進(jìn)行刻蝕，刻蝕至與電流阻擋層4下邊緣同一水平高度，形成左右兩個(gè)上平臺(tái)，如圖3l。

步驟m.先在左右兩邊刻有上平臺(tái)的鈍化層12上部制作掩模；采用cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mtorr，功率為250w的工藝條件，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)，在鈍化層12的左、右兩邊的上平臺(tái)內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成源弧形臺(tái)階，源弧形臺(tái)階位于第一阻擋層41下邊緣同一水平高度以下的部分，其表面的任意一點(diǎn)，與第一阻擋層41下邊緣的垂直距離為f，與漂移層2的水平距離為e，且近似滿足關(guān)系f＝9.5-10.5exp(-0.6e)，f最大為9μm，該源弧形臺(tái)階表面與第一阻擋層41下邊緣處于同一水平高度的部位，其與漂移層2的水平距離g為0.18μm，如圖3m。

步驟n.先在帶有兩個(gè)源弧形臺(tái)階的鈍化層12上部制作掩模；再真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)在左、右兩邊的源弧形臺(tái)階上淀積金屬au，制作左、右對(duì)稱的兩個(gè)弧形源場(chǎng)板13，弧形源場(chǎng)板13上邊緣所在高度高于第一阻擋層41下邊緣所在高度0.5μm，并將該兩側(cè)的弧形源場(chǎng)板與源極電氣連接，如圖3n。

步驟o.采用氣體為nh3、n2及sih4，氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm，溫度、射頻功率和壓強(qiáng)分別為300℃、25w和950mtorr的工藝條件，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在弧形源場(chǎng)板上方和鈍化層上方淀積sin絕緣介質(zhì)材，如圖3o。

步驟p.先在肖特基漏極11的背面和鈍化層12的背面制作掩模；再采用cf4流量為45sccm，o2流量為5sccm，壓強(qiáng)為15mtorr，功率為250w的工藝條件，使用反應(yīng)離子刻蝕技術(shù)在鈍化層12背面的左、右兩邊內(nèi)進(jìn)行刻蝕，形成漏弧形臺(tái)階，且該漏弧形臺(tái)階位于肖特基漏極上邊界同一水平高度以上的部分，其表面的任意一點(diǎn)，與襯底1下邊界的垂直距離q，與漂移層2的水平距離p，近似滿足關(guān)系q＝5.5+2.5ln(p+0.06)，漏弧形臺(tái)階下邊界與肖特基漏極11下邊界對(duì)齊，漏弧形臺(tái)階表面與肖特基漏極上邊界處于同一水平高度的部位距離漂移層2的水平間距h為0.05μm，q最大為11μm，如圖3p。

步驟q.先在肖特基漏極11的背面和鈍化層12的背面制作掩模；再采用真空度小于1.8×10^-3pa，功率范圍為200～1000w，蒸發(fā)速率小于的工藝條件，使用電子束蒸發(fā)技術(shù)，在左、右兩邊的漏弧形臺(tái)階上淀積金屬au，制作左、右對(duì)稱的兩個(gè)弧形漏場(chǎng)板14，該弧形漏場(chǎng)板14下邊界所在高度低于肖特基漏極11上邊界所在高度0.35μm，并將該兩側(cè)的弧形漏場(chǎng)板與肖特基漏極電氣連接，如圖3q。

步驟r.采用氣體為nh3、n2及sih4，氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm，溫度、射頻功率和壓強(qiáng)分別為300℃、25w和950mtorr的工藝條件，使用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，在弧形漏場(chǎng)板、肖特基漏極和鈍化層的下方填充sin絕緣介質(zhì)材料，該步驟的絕緣介質(zhì)材料與步驟o淀積的絕緣介質(zhì)材料共同構(gòu)成保護(hù)層15，完成整個(gè)器件的制作，如圖3r。

本發(fā)明的效果可通過(guò)以下仿真進(jìn)一步說(shuō)明：

仿真1：對(duì)本發(fā)明器件在正向擊穿情況下器件漂移層右側(cè)邊緣的縱向電場(chǎng)分布進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖4，其中器件的正向擊穿電壓為1980v。

由圖4可以看出，采用二級(jí)階梯形式的電流阻擋層后，本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)可以有效地調(diào)制正向擊穿情況下器件漂移層兩側(cè)表面附近的電場(chǎng)分布，增加器件內(nèi)高場(chǎng)區(qū)的范圍，促使弧形源場(chǎng)板對(duì)應(yīng)的漂移層兩側(cè)表面附近的電場(chǎng)分布平坦，因此本發(fā)明器件可以有效實(shí)現(xiàn)正向阻斷功能。

仿真2：對(duì)本發(fā)明器件在反向擊穿情況下器件漂移層右側(cè)邊緣的縱向電場(chǎng)分布進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖5，其中器件的反向擊穿電壓為-1510v。

由圖5可以看出，本發(fā)明器件結(jié)構(gòu)可以有效調(diào)制反向擊穿情況下漂移層內(nèi)電場(chǎng)分布，增加器件漂移層內(nèi)的高電場(chǎng)區(qū)面積，促使弧形漏場(chǎng)板對(duì)應(yīng)的漂移層兩側(cè)表面附近的電場(chǎng)分布平坦，因此本發(fā)明器件可以有效實(shí)現(xiàn)反向阻斷功能。

以上描述僅是本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制，顯然對(duì)于本領(lǐng)域的專業(yè)人員來(lái)說(shuō)，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，但是這些基于本發(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)。