氮化镓双向TVS器件及制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115842022A(43)申请公布日2023.03.24(21)申请号202310004368.4(22)申请日2023.01.03(71)申请人中国电子科技集团公司第十三研究所地址050051河北省石家庄市合作路113号(72)发明人吕元杰宋旭波刘京亮冯志红顾国栋梁士雄卜爱民(74)专利代理机构石家庄国为知识产权事务所13120专利代理师刘少卿(51)Int.Cl.H01L27/08(2006.01)H01L21/822(2006.01)H01L29/861(2006.01)H01L21/329(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称氮化镓双向TVS器件及制备方法(57)摘要本发明提供一种氮化镓双向TVS器件及制备方法。该器件包括：衬底；位于衬底上表面的N+氮化镓层；位于N+氮化镓层上表面的第一台面结构、第二台面结构和钝化层；位于第一台面结构上表面的第一正极和位于第二台阶结构上表面的第二正极；第一台面结构、第二台面结构、第一正极和第二正极均嵌入钝化层内，第一台面结构的下表面和第二台面结构的下表面相距预设距离，且第一台面结构和第二台面结构从下到上均由N‑氮化镓层、绝缘氮化镓层、P‑氮化镓层和P+氮化镓层构成；钝化层在对应第一正极的位置开设有第一电极窗口，在对应第二正极的位置开设有第二电极窗口。本发明能够降低氮化镓双向TVS器件的实现难度，并降低热烧毁的风险。CN115842022ACN115842022A权利要求书1/2页1.一种氮化镓双向TVS器件，其特征在于，包括：衬底；位于所述衬底上表面的N+氮化镓层；位于所述N+氮化镓层上表面的第一台面结构、第二台面结构和钝化层；其中，所述第一台面结构和所述第二台面结构均嵌入所述钝化层内，所述第一台面结构的下表面和所述第二台面结构的下表面相距预设距离，且所述第一台面结构和所述第二台面结构从下到上均由N‑氮化镓层、绝缘氮化镓层、P‑氮化镓层和P+氮化镓层构成；位于所述第一台面结构上表面的第一正极和位于所述第二台阶结构上表面的第二正极；其中，所述第一正极和所述第二正极同样均嵌入所述钝化层内，所述钝化层在对应所述第一正极的位置开设有第一电极窗口，且在对应所述第二正极的位置开设有第二电极窗口。2.根据权利要求1所述的氮化镓双向TVS器件，其特征在于，所述第一台面结构的台面侧壁内侧与所述N+氮化镓层上表面之间的夹角以及所述第二台面结构的台面侧壁内侧与所述N+氮化镓层上表面之间的夹角的取值范围为5°～85°。3.根据权利要求1所述的氮化镓双向TVS器件，其特征在于，所述N‑氮化镓层的厚度范围为1μm～100μm；所述N‑氮化镓层的掺杂浓度范围为e15cm‑3～2×e18cm‑3。4.根据权利要求1所述的氮化镓双向TVS器件，其特征在于，所述预设距离为10nm～100μm。5.根据权利要求1所述的氮化镓双向TVS器件，其特征在于，所述钝化层为二氧化硅、氮化硅或石英玻璃层。6.一种氮化镓双向TVS器件制备方法，其特征在于，包括：在衬底上依次生长N+氮化镓层、N‑氮化镓层、绝缘氮化镓层、P‑氮化镓层和P+氮化镓层；基于预设图案的掩模层对所述P+氮化镓层、所述P‑氮化镓层、所述绝缘氮化镓层和所述N‑氮化镓层进行刻蚀，在所述N+氮化镓层上形成下表面相距预设距离的第一台面结构和第二台面结构；在所述第一台面结构的P+氮化镓层上制备第一正极，并在所述第二台面结构的P+氮化镓层上制备第二正极；在所述N+氮化镓层上沉积覆盖所述第一台面结构、所述第二台面结构、所述第一正极和所述第二正极的钝化层；在所述钝化层上所述第一正极对应位置开设第一电极窗口，并在所述钝化层上所述第二正极对应位置开设第二电极窗口，得到氮化镓双向TVS器件。7.根据权利要求6所述的氮化镓双向TVS器件制备方法，其特征在于，所述基于预设图案的掩模层对所述P+氮化镓层、所述P‑氮化镓层、所述绝缘氮化镓层和所述N‑氮化镓层进行刻蚀，在所述N+氮化镓层上形成下表面相距预设距离的第一台面结构和第二台面结构，包括：基于预设图案的掩模层对所述P+氮化镓层、所述P‑氮化镓层、所述绝缘氮化镓层和所述N‑氮化镓层进行刻蚀，在所述N+氮化镓层上形成下表面相距预设距离且台面侧壁内侧与2CN115842022A权利要求书2/2页所述N+氮化镓层上表面均呈预设夹角的第一台面结构和第二台面结构；所述预设夹角的取值范围为5°～85°。8.根据权利要求7所述的氮化镓双向TVS器件制备方法，其特征在于，所述掩模层为光刻胶、二氧化硅、氮化硅或者金属中的任一种。9.根据权利要求6所述的氮化镓双向TVS器件制备方法，其特征在于，所述N‑氮化镓层的厚度范围为1μm～100μm；所述N‑氮化镓层的掺杂浓度范