一种氮化镓功率器件及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115458594A(43)申请公布日2022.12.09(21)申请号202210972646.0(22)申请日2022.08.15(71)申请人天狼芯半导体（成都）有限公司地址610000四川省成都市高新区吉泰路5路88号香年广场T3栋4201室(72)发明人黄汇钦吴龙江曾健忠(74)专利代理机构深圳中一联合知识产权代理有限公司44414专利代理师阳方玉(51)Int.Cl.H01L29/778(2006.01)H01L21/335(2006.01)权利要求书1页说明书7页附图5页(54)发明名称一种氮化镓功率器件及其制备方法(57)摘要本申请属于功率器件技术领域，提供了一种氮化镓功率器件及其制备方法，氮化镓功率器件包括：衬底层、缓冲层、氮化镓层、势垒层、源极层、栅极层、第一漏极、第二漏极、盖帽层、P型基底，P型基底两侧分别形成第一N型掺杂区和第二N型掺杂区，钝化层设于P型基底与第二漏极之间，且第二漏极与第一漏极之间电连接，通过在氮化镓功率器件的栅极和源极之间形成一个高阈值电压的N型MOSFET，N型MOSFET在器件源漏极电压较高时导通，使得源极和栅极之间短路，从而使得氮化镓功率器件的栅极在源漏极电压较高依然无法被打开，使得器件可以承受更大的电感能量转换，提升氮化镓功率器件应用于高负载电感场景时的可靠性。CN115458594ACN115458594A权利要求书1/1页1.一种氮化镓功率器件，其特征在于，所述氮化镓功率器件包括：从下至上依次层叠设置的衬底层、缓冲层、氮化镓层、势垒层；设于所述势垒层两侧的源极层和第一漏极，其中，所述源极层和所述第一漏极位于所述氮化镓层上；设于所述势垒层上的盖帽层；设于所述盖帽层上的栅极层；设于所述盖帽层与所述源极层之间的P型基底，其中，所述P型基底的两侧均掺杂有N型掺杂离子，以在所述P型基底两侧分别形成第一N型掺杂区和第二N型掺杂区；设于所述P型基底上的钝化层；设于所述钝化层上的第二漏极，其中，所述第二漏极与所述第一漏极之间电连接。2.如权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述盖帽层与所述第一漏极之间的距离小于所述盖帽层与所述源极层之间的距离。3.如权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述P型基底的厚度与所述盖帽层的厚度相等，所述钝化层设于所述栅极层与所述源极层之间。4.如权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述源极层和所述第一漏极均深入至所述氮化镓层中。5.如权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述盖帽层为P型氮化镓。6.如权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述第一N型掺杂区和所述第二N型掺杂区为N型氮化镓。7.如权利要求1所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述钝化层的厚度小于所述P型基底的厚度。8.如权利要求1‑7任一项所述的氮化镓功率器件，其特征在于，所述势垒层为AlGaN。9.一种氮化镓功率器件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：从下至上依次制备衬底层、缓冲层、氮化镓层、势垒层；在所述势垒层上形成P型基底和盖帽层，所述P型基底与所述盖帽层相邻设置；在所述P型基底的两侧区域掺杂N型掺杂离子，以在所述P型基底内部形成第一N型掺杂区和第二N型掺杂区；在所述P型基底上形成钝化层；在所述势垒层两侧形成源极层和第一漏极，并在所述钝化层上形成第二漏极，在所述盖帽层上形成栅极层。10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述在所述P型基底的两侧区域掺杂N型掺杂离子的步骤，包括：采用掩膜在所述P型基底上定义出源极掺杂区域和漏极掺杂区域；在所述掩膜的覆盖下向所述源极掺杂区域和所述漏极掺杂区域注入N型掺杂离子，以在所述P型基底内部形成第一N型掺杂区和第二N型掺杂区。2CN115458594A说明书1/7页一种氮化镓功率器件及其制备方法技术领域[0001]本申请属于功率器件技术领域，尤其涉及一种氮化镓功率器件及其制备方法。背景技术[0002]氮化镓高速电子迁移率场效晶体管(GaNHEMT)结构中漏极与源极之间没有寄生的体二极管存在，而基于硅衬底或者碳化硅衬底的场效应晶体管器件(MOSFET)的漏极与源极之间均存在寄生体二极管。开关器件在具有高电感性负载的应用中，当开关从打开状态到关闭状态的瞬间，电感内储存的能量会以释放电流的方式对关闭状态的开关器件充电。[0003]当基于硅衬底或者碳化硅衬底的MOSFET用作开关器件关闭时，其漏极与源极之间的源漏电压Vds一路上升达到其寄生的体二极管雪崩电压，此时体二极管开启，电流通过，源漏电压Vds等于二极管的雪崩电压；当GaNHEMT用作开关器件关闭时，电感储存的能量释放，由于没有寄生体二极管，此时只能对器件的输出电容充电，源漏电压Vds会一路上升，源漏