氮化鎵功率器件及其制備方法
【專利說明】氮化鎵功率器件及其制備方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及一種氮化鎵功率器件及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的氮化鎵功率器件的結(jié)構(gòu)如圖1和圖2所示。結(jié)合圖1和圖2，現(xiàn)有技術(shù)中，在襯底1 (硅、藍(lán)寶石、碳化硅)上生長(zhǎng)N+和N-氮化鎵外延層(21、22)，蝕刻N(yùn)-氮化鎵層到N+氮化鎵層形成手指形狀臺(tái)階22，采用liftoff工藝在手指形狀臺(tái)階22之間淀積手指形狀的第一金屬層3，在外延臺(tái)階22和第一金屬層3之間及二者的上表面覆蓋鈍化層6，在鈍化層6表面蝕刻手指形狀的窗口，以暴露外延臺(tái)階22和第一金屬層3的表面，在外延臺(tái)階22的窗口內(nèi)淀積第二金屬層40，通過在暴露在沖口內(nèi)的第一金屬層3以及沉積的第二金屬層40上布線與外部連接。上述結(jié)構(gòu)具有如下缺點(diǎn):為達(dá)到一定的功率，單個(gè)器件占用較大的面積，另外，在高電流驅(qū)動(dòng)下，電流分布不均勻，由局部區(qū)域產(chǎn)生的電流擁擠會(huì)導(dǎo)致器件過熱。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種氮化鎵功率器件及其制備方法，該氮化鎵功率器件不僅在相同功率下降低器件所占面積，而且在高電流驅(qū)動(dòng)下，電流分布均勻、消除由局部區(qū)域的電流擁擠導(dǎo)致的器件過熱。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種氮化鎵功率器件，包括:
襯底；
外延層，其形成于所述襯底的上表面上，所述外延層的上部蝕刻形成有多組上凸的外延臺(tái)階，多組所述外延臺(tái)階沿徑向間隔排列；
第一金屬層，其為多組，多組所述第一金屬層沿徑向間隔排列且與所述外延臺(tái)階交錯(cuò)排列，各所述第一金屬層與所述外延臺(tái)階間具有間隙，所述間隙填充有鈍化層；
第二金屬層，其包括多組連接部和兩組用作外連布線電極的電極部，多組所述連接部分別形成于各組所述外延臺(tái)階和各組所述第一金屬層的上表面，其中一組所述電極部連通各組所述外延臺(tái)階上的連接部，另一組所述電極部連通各組所述第一金屬層上的連接部。
[0006]優(yōu)選地，各組所述外延臺(tái)階分別為一個(gè)沿橫向延伸的第一條狀凸起。
[0007]更優(yōu)選地，各組所述第一金屬層分別為一個(gè)沿橫向延伸的第二條狀凸起。
[0008]優(yōu)選地，各組所述外延臺(tái)階分別包括多個(gè)沿橫向間隔排列的第一柱狀凸起。
[0009]更優(yōu)選地，各組所述第一金屬層分別包括多個(gè)沿橫向間隔排列的第二柱狀凸起。
[0010]進(jìn)一步地，所述第一柱狀凸起、第二柱狀凸起的橫截面為條形、圓形或圓角矩形。[0011 ] 優(yōu)選地，所述外延層包括形成于所述襯底上的N+氮化鎵外延層、形成于所述N+氮化鎵外延層上的N-氮化鎵外延層，向下蝕刻所述N-氮化鎵外延層至所述N+氮化鎵外延層的上表面形成所述外延臺(tái)階。
[0012]優(yōu)選地，各組所述連接部分別為一個(gè)沿橫向延伸的第三條狀凸起。
[0013]優(yōu)選地，各組所述連接部包括多個(gè)沿徑向間隔排列的第三柱狀凸起。
[0014]一種如上所述的氮化鎵功率器件的制備方法，包括如下步驟:
A在襯底上生長(zhǎng)N+氮化鎵外延層，在N+氮化鎵外延層上生長(zhǎng)N-氮化鎵外延層；
B向下蝕刻N(yùn)-氮化鎵外延層至N+氮化鎵外延層的上表面形成沿徑向間隔排列的外延臺(tái)階；
C采用liftoff工藝在N+氮化鎵外延層上沉積第一金屬層，且第一金屬層和外延臺(tái)階交錯(cuò)排列；
D在外延臺(tái)階和第一金屬層之間、外延臺(tái)階上表面、第一金屬層上表面覆蓋鈍化層；
E在鈍化層的對(duì)應(yīng)外延臺(tái)階上表面和第一金屬層上表面處分別蝕刻窗口，以暴露出外延臺(tái)階上表面和第一金屬層上表面；
F在窗口內(nèi)及鈍化層的上表面沉積第二金屬層，并蝕刻鈍化層上表面的第二金屬層形成兩組相互隔離的電極部，其中一組電極部將各外延臺(tái)階上的連接部相互連通，另一組電極部將各第一金屬層上連接部相互連通。
[0015]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn):在相同功率下，降低單個(gè)器件所占面積，并使器件在高電流驅(qū)動(dòng)下，電流分布均勻，從而消除由局部區(qū)域產(chǎn)生的電流擁擠所導(dǎo)致的器件過熱，這種設(shè)計(jì)與現(xiàn)有設(shè)計(jì)相比可在更高的驅(qū)動(dòng)電流下工作，提升了器件功率。
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖，其中:
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵功率器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為圖1中A-A方向的剖視圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例1的氮化鎵功率器件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4、5為本發(fā)明實(shí)施例1的氮化鎵功率器件的俯視圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例2的氮化鎵功率器件的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7、8為本發(fā)明實(shí)施例2的氮化鎵功率器件的俯視圖；
圖9、10為本發(fā)明實(shí)施例3的氮化鎵功率器件的俯視圖。
[0017]上述附圖中，1、襯底；21、N+氮化鎵外延層；22、外延臺(tái)階；3、第一金屬層；40、第二金屬層；4、連接部；5、電極部；6、鈍化層。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特征能更易于被本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解。本發(fā)明中述及的徑向、橫向是指兩個(gè)相互垂直的方向，分別具體對(duì)應(yīng)圖4、5、7-10中紙面的上下方向和左右方向。
[0019]實(shí)施例1
圖3至5所示為本發(fā)明的一種氮化鎵功率器件。結(jié)合圖3至5所示，它包括襯底1、外延層、第一金屬層3、第二金屬層(4、5)以及鈍化層(圖中未不出)。
[0020]襯底1可選用硅、藍(lán)寶石、碳化硅等。
[0021]外延層形成于襯底1的上表面上，外延層的上部蝕刻形成有多組上凸的外延臺(tái)階22，多組所述外延臺(tái)階22沿徑向間隔排列。具體地，外延層包括形成于襯底1上表面上的N+氮化鎵外延層21、形成于所述N+氮化鎵外延層21上表面上的N-氮化鎵外延層，外延臺(tái)階22形成于所述N-氮化鎵外延層上且所述外延臺(tái)階22連接所述N+氮化鎵外延層21的上表面，即向下蝕刻N(yùn)-氮化鎵外延層至N+氮化鎵外延層21的上表面形成所述外延臺(tái)階
22。各組外延臺(tái)階22為連續(xù)的，S卩，各組外延臺(tái)階22分別為一個(gè)沿橫向延伸的第一條狀凸起，外延臺(tái)階22的橫截面為沿橫向延伸的條形。
[0022]多組所述第一金屬層3沿徑向間隔排列且與外延臺(tái)階22交錯(cuò)排列，各第一金屬層3與外延臺(tái)階22間分別具有間隙，該間隙填充有鈍化層。各組第一金屬層3為連續(xù)的，即，
各組第一金屬層3分別為一個(gè)沿橫向延伸的第二條狀凸起，第一金屬層3的橫截面為沿橫向延伸的條形，第一條狀凸起的中心線和第二條狀的凸起的中心線相互平行。各相鄰的第一條狀凸起和第二條狀凸起的間隔相等。
[0023]第二金屬層包括五組連接部4和兩組用作外連布線電極的電極部5，連接部4和電極部5為一體成型。
[0024]參照?qǐng)D4中自上至下方向，其中第二、