基於浮空源場板和浮空漏場板的垂直型異質結場效應器件的製作方法
2023-12-01 04:08:31
本發明屬於微電子技術領域,涉及半導體器件,特別是基於浮空源場板和浮空漏場板的垂直型異質結場效應器件,可用於電力電子系統。
技術背景
功率半導體器件是電力電子技術的核心元件,隨著能源和環境問題的日益突出,研發新型高性能、低損耗功率器件就成為提高電能利用率、節約能源、緩解能源危機的有效途徑之一。而在功率器件研究中,高速、高壓與低導通電阻之間存在著嚴重的制約關係,合理、有效地改進這種制約關係是提高器件整體性能的關鍵。隨著微電子技術的發展,傳統第一代si半導體和第二代gaas半導體功率器件性能已接近其材料本身決定的理論極限。為了能進一步減少晶片面積、提高工作頻率、提高工作溫度、降低導通電阻、提高擊穿電壓、降低整機體積、提高整機效率,以gan為代表的寬禁帶半導體材料,憑藉其更大的禁帶寬度、更高的臨界擊穿電場和更高的電子飽和漂移速度,且化學性能穩定、耐高溫、抗輻射等突出優點,在製備高性能功率器件方面脫穎而出,應用潛力巨大。特別是採用gan基異質結結構的橫向高電子遷移率電晶體,即橫向gan基高電子遷移率電晶體hemt器件,更是因其低導通電阻、高擊穿電壓、高工作頻率等特性,成為了國內外研究和應用的熱點、焦點。
然而,在橫向gan基hemt器件中,為了獲得更高的擊穿電壓,需要增加柵漏間距,這會增大器件尺寸和導通電阻,減小單位晶片面積上的有效電流密度和晶片性能,從而導致晶片面積和研製成本的增加。此外,在橫向gan基hemt器件中,由高電場和表面態所引起的電流崩塌問題較為嚴重,儘管當前已有眾多抑制措施,但電流崩塌問題依然沒有得到徹底解決。為了解決上述問題,研究者們提出了垂直型gan基電流孔徑異質結場效應器件,也是一種垂直型異質結場效應器件,參見algan/gancurrentapertureverticalelectrontransistors,ieeedeviceresearchconference,pp.31-32,2002。gan基電流孔徑異質結場效應器件可通過增加漂移層厚度提高擊穿電壓,避免了犧牲器件尺寸和導通電阻的問題,因此可以實現高功率密度晶片。而且在gan基電流孔徑異質結場效應器件中,高電場區域位於半導體材料體內,這可以徹底地消除電流崩塌問題。2004年,ilanben-yaacov等人利用刻蝕後mocvd再生長溝道技術研製出algan/gan電流孔徑異質結場效應器件,該器件未採用鈍化層,最大輸出電流為750ma/mm,跨導為120ms/mm,兩端柵擊穿電壓為65v,且電流崩塌效應得到顯著抑制,參見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合等離子輔助mbe再生長algan/gan異質結的技術,研製出基於gan襯底的電流孔徑異質結場效應器件,該器件採用3μm漂移層,最大輸出電流為4ka·cm-2,導通電阻為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型gan基電流孔徑異質結場效應器件獲得授權,參見transistor,us8188514b2,2012。此外,2014年,huinie等人基於gan襯底研製出一種增強型gan基電流孔徑異質結場效應器件,該器件閾值電壓為0.5v,飽和電流大於2.3a,擊穿電壓為1.5kv,導通電阻為2.2mω·cm2,參見1.5-kvand2.2-mω-cm2verticalgantransistorsonbulk-gansubstrates,ieeeelectrondeviceletters,vol.35,no.9,pp.939-941,2014。
傳統gan基電流孔徑異質結場效應器件是基於gan基寬禁帶半導體異質結結構,其包括:襯底1、漂移層2、孔徑層3、左、右兩個對稱的電流阻擋層4、孔徑5、溝道層6、勢壘層7和鈍化層12;勢壘層7上面的兩側澱積有源極9,源極9下方通過離子注入形成兩個注入區8,源極9之間的勢壘層7上面澱積有柵極10,襯底1下面澱積有漏極11,鈍化層12完全包裹除了漏極底部以外的所有區域,如圖1所示。
經過十多年的理論和實驗研究,研究者們發現,上述傳統gan基電流孔徑異質結場效應器件結構上存在固有缺陷,會導致器件中電場強度分布極不均勻,尤其是在電流阻擋層與孔徑區域交界面下方附近的半導體材料中存在極高的電場峰值,從而引起器件過早擊穿。這使得實際工藝中很難實現通過增加n型gan漂移層的厚度來持續提高器件的擊穿電壓。因此,傳統結構gan基電流孔徑異質結場效應器件的擊穿電壓普遍不高。為了獲得更高的器件擊穿電壓,並可以通過增加n型gan漂移層的厚度來持續提高器件的擊穿電壓,2013年,zhongdali等人利用數值仿真技術研究了一種基於超結的增強型gan基電流孔徑異質結場效應器件,研究結果表明超結結構可以有效調製器件內部的電場分布,使處於關態時器件內部各處電場強度趨於均勻分布,因此器件擊穿電壓可達5~20kv,且採用3μm半柱寬時擊穿電壓為12.4kv,而導通電阻僅為4.2mω·cm2,參見designandsimulationof5-20-kvganenhancement-modeverticalsuperjunctionhemt,ieeetransactionsonelectrondecices,vol.60,no.10,pp.3230-3237,2013。採用超結的gan基電流孔徑異質結場效應器件從理論上可以獲得高擊穿電壓,且可實現擊穿電壓隨n型gan漂移層厚度的增加而持續提高,是目前國內外已報導文獻中擊穿電壓最高的一種非常有效的大功率器件結構。然而,超結結構的製造工藝難度非常大,尤其是厚n型gan漂移層情況下,幾乎無法實現高性能超結結構的製作。此外,在採用超結結構的gan基電流孔徑異質結場效應器件中,當器件導通時超結附近會產生額外的導通電阻,且該導通電阻會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,但是器件的導通電阻也會相應的增加,器件中擊穿電壓與導通電阻之間的矛盾並沒有徹底解決。因此,探索和研發製造工藝簡單、擊穿電壓高、導通電阻小的新型gan基電流孔徑異質結場效應器件,意義非常重大。
隨著應用領域的擴展,在電動汽車、s類功率放大器、功率管理系統等許多技術領域中,為了有效地實現功率轉換和控制,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的正向阻斷能力,即正向擊穿電壓,還要同時具有很強的反向阻斷能力,也就是希望器件在關態下具有很高的負的漏極擊穿電壓,即反向擊穿電壓。
場板結構已成為橫向gan基hemt器件中用於提高器件正向擊穿電壓和可靠性的一種成熟、有效的場終端技術,且該技術可以實現器件擊穿電壓隨場板的長度和結構變化而持續增加。近年來,通過利用場板結構已使橫向gan基hemt器件的性能取得了突飛猛進的提升,參見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,將場板結構引入gan基電流孔徑異質結場效應器件中,以提高器件的正向擊穿電壓,具有非常重要的優勢。然而,截至目前國內外仍然沒有將場板結構成功應用於gan基電流孔徑異質結場效應器件中的先例,這主要是由於gan基電流孔徑異質結場效應器件結構上的固有缺陷,會導致器件漂移層中最強電場峰位於電流阻擋層與孔徑層交界面下方附近,該電場峰遠離漂移層兩側表面,因此場板結構幾乎無法發揮有效調製器件中電場分布的作用,即使在gan基電流孔徑異質結場效應器件中採用了場板結構,器件性能也幾乎沒有任何提高。
此外,現有的gan基電流孔徑異質結場效應器件均採用歐姆漏極,當器件漏極施加非常低的反向電壓時,器件中的電流阻擋層便會失效,形成很大的漏源洩漏電流,而且隨著漏極反向電壓的增加,器件柵極也會正向開啟,並通過很大柵電流,最終導致器件失效。因此,現有的gan基電流孔徑異質結場效應器件均無法實現反向阻斷功能,即使將場板結構應用於gan基電流孔徑異質結場效應器件中,對改善器件的反向阻斷特性也無任何效果。
綜上所述,針對上述技術瓶頸,研發具備優良雙向阻斷能力的高性能垂直型gan基電流孔徑異質結場效應器件,非常必要、迫切,具有重要的現實意義。
技術實現要素:
本發明的目的在於針對上述已有技術的不足,提供一種基於浮空源場板和浮空漏場板的垂直型異質結場效應器件,以減小器件的製作難度,提高器件的正向擊穿電壓和反向擊穿電壓,並實現正向擊穿電壓和反向擊穿電壓的可持續增加,緩解器件擊穿電壓與導通電阻之間的矛盾,改善器件的擊穿特性和可靠性。
為實現上述目的,本發明的技術方案是這樣實現的:
一、器件結構
一種基於浮空源場板和浮空漏場板的垂直型異質結場效應器件,包括:襯底1、漂移層2、孔徑層3、兩個對稱的電流阻擋層4、溝道層6、勢壘層7和鈍化層14,勢壘層7上的兩側澱積有兩個源極9,兩個源極9下方通過離子注入形成兩個注入區8,源極9之間的勢壘層上面澱積有柵極10,襯底1下面澱積有肖特基漏極11,鈍化層14完全包裹在除肖特基漏極11底部以外的所有區域,兩個電流阻擋層4之間形成孔徑5,其特徵在於:
所述兩個電流阻擋層4,採用由第一阻擋層41和第二阻擋層42構成的二級階梯結構,且第一阻擋層41位於第二阻擋層42的外側;
所述鈍化層14,是由若干層絕緣介質材料自下而上堆疊而成;絕緣介質材料可採用sio2、sin、al2o3、sc2o3、hfo2、tio2中的任意一種或其它絕緣介質材料;該鈍化層兩側的下部區域內有浮空漏場板12,上部區域內有浮空源場板13;
所述浮空漏場板12,由自下而上的漏場板、第一漏浮空場板、第二漏浮空場板至第q漏浮空場板構成,漏場板與肖特基漏極11電氣連接,第一漏浮空場板至第q漏浮空場板為浮空型場板,且相互之間相互獨立,q根據器件實際使用要求確定,其值為大於等於1的整數;
所述浮空源場板13,由自下而上的第一源浮空場板、第二源浮空場板至第m源浮空場板和源場板構成,第一源浮空場板、第二源浮空場板至第m源浮空場板,即m個源浮空場板為浮空型場板,且相互之間相互獨立,源場板與源極9電氣連接,m根據器件實際使用要求確定,其值為大於等於1的整數。
二、製作方法
本發明製作基於浮空源場板和浮空漏場板的垂直型異質結場效應器件的方法,包括如下過程:
a.製作漂移層2和孔徑層3。
a1)在採用n-型gan材料的襯底1上外延摻雜濃度為1×1015~1×1018cm-3的n-型gan半導體材料,形成漂移層2;
a2)在漂移層2上外延n型gan半導體材料,形成厚度h為0.5~3μm、摻雜濃度為1×1015~1×1018cm-3的孔徑層3;
b.製作電流阻擋層4。
b1)在孔徑層3上製作掩模,利用該掩模在孔徑層內的兩側位置注入劑量為1×1015~1×1016cm-2的p型雜質,製作厚度a與孔徑層厚度h相同,寬度c為0.2~1μm的兩個第一阻擋層41;
b2)在孔徑層3和左右第一阻擋層41上製作掩模,利用該掩模在左右第一阻擋層41之間的孔徑層內的兩側注入劑量為1×1015~1×1016cm-2的p型雜質,製作厚度b為0.3~1μm,寬度d為1.4~3.4μm的兩個第二阻擋層42,兩個第一阻擋層41與兩個第二阻擋層42構成兩個對稱的二級階梯結構的電流阻擋層4,左右電流阻擋層4之間形成孔徑5;
c.製作溝道層6和勢壘層7。
c1)在兩個第一阻擋層41、兩個第二阻擋層42和孔徑5上部外延gan半導體材料,形成厚度為0.04~0.2μm的溝道層6;
c2)在溝道層6上部外延gan基寬禁帶半導體材料,形成厚度為5~50nm的勢壘層7;
d.在勢壘層7上部製作掩模,利用該掩模在勢壘層內兩側注入劑量為1×1015~1×1016cm-2的n型雜質,以製作注入區8,其中,兩個注入區的深度均大於勢壘層厚度,且小於溝道層6與勢壘層的總厚度;
e.製作源極9與柵極10。
e1)在兩個注入區8上部和勢壘層7上部製作掩模,利用該掩模在兩個注入區上部澱積金屬,以製作源極9;
e2)在源極9上部和勢壘層7上部製作掩模,利用該掩模在左、右兩側源極9之間的勢壘層7上部澱積金屬,以製作柵極10,柵極與兩個電流阻擋層在水平方向上的交疊長度大於0μm;
f.在襯底1背面上澱積金屬,以製作肖特基漏極11;
g.製作浮空漏場板12。
g1)製作漏場板:
g11)澱積一層絕緣介質材料,以覆蓋除了肖特基漏極底部以外的其他區域,且左、右兩側的絕緣介質材料的厚度與肖特基漏極的厚度相同;
g12)在絕緣介質材料上部製作掩模,利用該掩模在左右兩側的絕緣介質材料上部澱積寬度d1為0.5~6μm、厚度l1為0.5~3μm的金屬,所澱積金屬距離襯底的水平距離t1為0.2~0.6μm,且所澱積金屬的下邊緣與襯底下邊緣水平對齊,以製作漏場板;
g2)製作第一漏浮空場板至第q漏浮空場板:
g21)在漏場板和步驟g11)中澱積的絕緣介質材料上部再澱積一層絕緣介質材料;
g22)在步驟g21)澱積的絕緣介質材料上製作掩模,利用該掩模在左、右兩側的絕緣介質上澱積寬度d1為0.5~6μm、厚度l1為0.5~3μm的金屬,以製作第一漏浮空場板,第一漏浮空場板與漏場板間距s1為0.1~1.5μm,第一漏浮空場板距離漂移層2的水平距離t1為0.2~0.6μm;
g23)在第一漏浮空場板和步驟g21)澱積的絕緣介質材料上再澱積一層絕緣介質材料;
g24)在步驟g23)澱積的絕緣介質材料上製作掩模,利用該掩模在左、右兩側的絕緣介質上澱積寬度d1為0.5~6μm、厚度l1為0.5~3μm的金屬,以製作第二漏浮空場板,第二漏浮空場板與第一漏浮空場板間距為s2,第二漏浮空場板距離漂移層2的水平距離t1為0.2~0.6μm;
以此類推,直至形成第q漏浮空場板,漏場板、第一漏浮空場板至第q漏浮空場板構成浮空漏場板12,q根據器件實際使用要求確定,其值為大於等於1的整數;
h.在漂移層左右兩邊的第q漏浮空場板上部和絕緣介質材料的上部再次澱積絕緣介質材料,形成平臺;
i.製作浮空源場板13。
i1)製作第一源浮空場板:
在絕緣介質材料上製作掩模,利用該掩模在左、右兩側的平臺上澱積寬度d2為0.5~6μm、厚度l2為0.5~3μm的金屬,以製作第一源浮空場板,第一源浮空場板距離漂移層2的水平距離為t2;
i2)製作第二源浮空場板至第m源浮空場板:
i21)在第一源浮空場板和未被第一源浮空場板覆蓋的絕緣介質材料上澱積一層絕緣介質材料;
i22)在步驟i21)澱積的絕緣介質材料上製作掩模,利用該掩模在左、右兩側的絕緣介質上澱積寬度d2為0.5~6μm、厚度l2為0.5~3μm的金屬,以製作第二源浮空場板,第二源浮空場板與第一源浮空場板間距為w1,第二源浮空場板距離漂移層2的水平距離為t2;
i23)在第二源浮空場板和步驟i21)澱積的絕緣介質材料上再澱積一層絕緣介質材料;
i24)在步驟i23)澱積的絕緣介質材料上製作掩模,利用該掩模在左、右兩側的絕緣介質上澱積寬度d2為0.5~6μm、厚度l2為0.5~3μm的金屬,以製作第三源浮空場板,第三源浮空場板與第二源浮空場板間距為w2,第三源浮空場板距離漂移層2的水平距離為t2;
以此類推,直至形成第m源浮空場板,m根據器件實際使用要求確定,其值為大於等於1的整數,t2近似滿足關係:d<3.5a,其中,a為第一阻擋層41的厚度,d為第二阻擋層42的寬度;
i3)製作源場板:
i31)在第m源浮空場板和未被第m源浮空場板覆蓋的絕緣介質材料上再次澱積一層絕緣介質材料;
i32)在步驟i31)澱積的絕緣介質材料上製作掩模,並利用該掩模在左、右兩側新的絕緣介質上澱積金屬,以製作源場板,源場板與第m源浮空場板的間距wm為0.1~1.5μm,源場板距離漂移層2的水平距離為t2,源場板上邊緣高於第一阻擋層41下邊緣,源場板下邊緣低於第一阻擋層41下邊緣,且源場板與漂移層在垂直方向上的交疊長度l2為0.5~3μm;
i33)將源場板與源極電氣連接,該源場板與第一源浮空場板、第二源浮空場板至第m源浮空場板構成浮空源場板13;t2近似滿足關係:db,兩個對稱的電流阻擋層4之間形成孔徑5;
所述溝道層6,位於兩個電流阻擋層4和孔徑5上部,其厚度為0.04~0.2μm;
所述勢壘層7,位於溝道層6上部,其由若干層相同或不同的gan基寬禁帶半導體材料組成,厚度為5~50nm;
所述柵極10,其與兩個電流阻擋層4在水平方向上的交疊長度大於0μm;
所述器件兩邊的鈍化層14,是由若干層絕緣介質材料自下而上堆疊而成;絕緣介質材料可採用sio2、sin、al2o3、sc2o3、hfo2、tio2中的任意一種或其它絕緣介質材料;該鈍化層兩側內的下部區域內有浮空漏場板12,上部區域澱內有浮空源場板13;
所述浮空漏場板12,由自下而上的漏場板、第一漏浮空場板、第二漏浮空場板至第q漏浮空場板構成,漏場板與肖特基漏極11電氣連接,第一漏浮空場板至第q漏浮空場板為浮空型場板,且相互之間相互獨立,q根據器件實際使用要求確定,其值為大於等於1的整數;漏場板、第一漏浮空場板、第二漏浮空場板至第q漏浮空場板的高度相等,均表述為l1;寬度相同,均表述為d1,l1為0.5~3μm,d1為0.5~6μm。
浮空漏場板12中,同一側的漏場板及各漏浮空場板均相互平行,且相鄰兩個場板之間的絕緣介質材料的厚度,即相鄰場板之間的間距不同,表述為si,且自下而上依次增大,漏場板與第一漏浮空場板之間的間距s1為0.1~1.5μm,i為整數且q≥i≥1;浮空漏場板12中,同一側的所有場板距離漂移層2的水平距離t1均相等,t1為0.2~0.6μm,漏場板下邊緣與襯底1下邊緣水平對齊;鈍化層左右兩側內的兩個浮空漏場板12完全對稱;
所述浮空源場板13,由自下而上的第一源浮空場板、第二源浮空場板至第m源浮空場板和源場板構成,第一源浮空場板、第二源浮空場板至第m源浮空場板,即m個源浮空場板為浮空型場板,且相互之間相互獨立,源場板與源極9電氣連接,m根據器件實際使用要求確定,其值為大於等於1的整數;同一側的源場板及各源浮空場板均相互平行,且距離漂移層2的水平距離均相等且為t2,t2近似滿足關係:d<3.5a,其中,a為第一阻擋層41的厚度,d為第二阻擋層42的寬度;
第一源浮空場板、第二源浮空場板至第m源浮空場板的厚度相等,均表述為l2,寬度相同,均表述為d2;l2為0.5~3μm,d2為0.5~6μm;源場板的寬度等於各源浮空場板的寬度,源場板上邊緣所在高度高於第一阻擋層41下邊緣所在高度,源場板下邊緣低於第一阻擋層41下邊緣,源場板與漂移層在垂直方向上的交疊長度等於l2。
浮空源場板13中,同一側的源場板及各源浮空場板均相互平行,且相鄰兩個場板之間的間距wj不同,且自下而上依次減小,第m源浮空場板與源場板的間距wm的範圍為0.1~1.5μm,第一源浮空場板與第二源浮空場板之間的間距為w1,第二源浮空場板與第三源浮空場板之間的距離為w2,j為整數且m≥j≥1;左右兩側的兩個浮空源場板13完全對稱;
所述肖特基漏極11,採用肖特基結構。
參照圖3,本發明製作基於浮空源場板和浮空漏場板的垂直型異質結場效應器件的過程,給出如下三種實施例:
實施例一:製作鈍化層為sio2,且帶有兩個漏浮空場板和兩個源浮空場板的基於浮空源場板和浮空漏場板的垂直型異質結場效應器件。
步驟1.製作漂移層2和孔徑層3,如圖3a。
1a)採用n-型gan材料做襯底1,使用金屬有機物化學氣相澱積技術,在襯底1上外延摻雜濃度為1×1015cm-3的n-型gan半導體材料,形成漂移層2,其中:
外延採用的工藝條件為:溫度為950℃,壓強為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;
1b)使用金屬有機物化學氣相澱積技術,在漂移層2上外延厚度為0.5μm、摻雜濃度為1×1015cm-3的n型gan半導體材料,形成孔徑層3,其中:
外延採用的工藝條件為:溫度為950℃,壓強為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.製作電流阻擋層4,如圖3b。
2a)製作第一阻擋層41:
2a1)在孔徑層3上製作一次掩模;
2a2)使用離子注入技術,在孔徑層內的兩側位置注入劑量為1×1015cm-2的p型雜質mg,製作厚度a為0.5μm,寬度c為0.2μm的兩個第一阻擋層41;
2b)製作第二阻擋層42:
2b1)在孔徑層3和兩個第一阻擋層41上製作一次掩模;
2b2)使用離子注入技術,在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層3內兩側注入劑量為1×1015cm-2的p型雜質mg,製作厚度b為0.3μm,寬度d為1.4μm的兩個第二阻擋層42,兩個第一阻擋層和兩個第二阻擋層構成兩個對稱的二級階梯結構的電流阻擋層4,左、右兩個電流阻擋層4之間形成孔徑5。
步驟3.製作溝道層6和勢壘層7,如圖3c。
3a)外延gan材料製作溝道層6:
使用分子束外延技術,在兩個第一阻擋層41、兩個第二阻擋層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,其中:
分子束外延的工藝條件為:真空度小於等於1.0×10-10mbar,射頻功率為400w,反應劑採用n2和高純ga源;
3b)外延al0.5ga0.5n,製作勢壘層7:
使用分子束外延技術在溝道層6上外延厚度為5nm的al0.5ga0.5n材料,形成勢壘層7,其中:
分子束外延的工藝條件為:真空度小於等於1.0×10-10mbar,射頻功率為400w,反應劑採用n2、高純ga源和高純al源。
步驟4.製作注入區8,如圖3d。
4a)在勢壘層7上部製作一次掩模;
4b)使用離子注入技術,在勢壘層內的兩側注入劑量為1×1015cm-2的n型雜質si,形成深度為0.01μm的注入區8;
4c)在1200℃溫度下進行快速熱退火。
步驟5.製作源極9與柵極10,如圖3e。
5a)製作源極9:
5a1)在兩個注入區8上部和勢壘層7上部製作一次掩模;
5a2)使用電子束蒸發技術,在兩個注入區上部澱積ti/au/ni組合金屬,形成源極9,其中:所澱積的金屬,自下而上的厚度是:ti為0.02μm、au為0.3μm、ni為0.05μm;
5b)製作柵極10:
5b1)在源極9上部和勢壘層7上部製作一次掩模;
5b2)使用電子束蒸發技術,在勢壘層7上澱積ni/au/ni組合金屬,形成柵極10,其中:所澱積的金屬,自下而上,其ni的厚度為0.02μm,au的厚度為0.2μm,ni的厚度為0.04μm;
電子束蒸發的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
步驟6.製作肖特基漏極11,如圖3f。
使用電子束蒸發技術,在整個襯底1的背面上依次澱積金屬ni、au、ni,形成肖特基漏極11,其中:所澱積的金屬,ni的厚度為0.02μm,au的厚度為0.7μm,ni的厚度為0.05μm;
澱積金屬所採用的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
步驟7.製作浮空漏場板12,如圖3g。
參照圖4,本步驟的具體實現如下:
7a)製作漏場板:
7a1)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,澱積一層sio2絕緣介質材料,以覆蓋除了肖特基漏極底部以外的其他區域,且左、右兩側的絕緣介質材料的厚度與肖特基漏極的厚度相同;
7a2)在絕緣介質材料上部製作掩模;
7a3)使用電子束蒸發技術,在絕緣介質材料左右兩側上部澱積寬度d1為6μm、厚度l1為3μm的金屬,所澱積金屬距離襯底的水平距離t1為0.6μm,且所澱積金屬的下邊緣與襯底下邊緣水平對齊,以製作漏場板,並將漏場板與肖特基漏極電氣連接;
7b)製作第一漏浮空場板和第二漏浮空場板:
7b1)在第一漏浮空場板上部和在步驟7a1)中澱積的絕緣介質材料上再澱積一層sio2絕緣介質材料;
7b2)在sio2絕緣介質材料上製作掩模;
7b3)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sio2絕緣介質上澱積金屬,以製作高度l1為3μm,寬度d1為6μm的第一漏浮空場板,且第一漏浮空場板與漏場板間距s1為1.5μm,第一漏場板距離漂移層2的水平距離t1為0.6μm;
7b4)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在第一漏浮空場板和步驟7b1)中澱積的sio2絕緣介質材料上部再澱積一層sio2絕緣介質材料;
7b5)在sio2絕緣介質材料上製作掩模;
7b6)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sio2絕緣介質上澱積金屬,以製作高度l1為3μm,寬度d1為6μm的第二漏浮空場板,且第二漏浮空場板與第一漏浮空場板間距s2為1.55μm,第二漏浮空場板距離漂移層2的水平距離t1為0.6μm;漏場板、第一漏浮空場板和第二漏浮空場板構成浮空漏場板12;
澱積sio2絕緣介質材料的工藝條件是:n2o流量為850sccm,sih4流量為200sccm,溫度為250℃,射頻功率為25w,壓強為1100mtorr;
電子束蒸發的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
步驟8.製作平臺,如圖3h。
使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在兩個第二漏浮空場板上部和絕緣介質材料的上部再次澱積sio2絕緣介質材料,形成平臺;
等離子體增強化學氣相澱積技術的工藝條件是:n2o流量為850sccm,sih4流量為200sccm,溫度為250℃,射頻功率為25w,壓強為1100mtorr。
步驟9.製作浮空源場板13,如圖3i。
參照圖5,本步驟的具體實現如下:
9a)製作第一源浮空場板:
9a1)在絕緣介質材料上製作掩模;
9a2)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的平臺上澱積金屬,以製作高度l2為3μm,寬度d2為6μm的第一源浮空場板,且第一源浮空場板距離漂移層2的水平距離t2為0.49μm;
9b)製作第二源浮空場板:
9b1)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在第一源浮空場板和未被第一源浮空場板覆蓋的sio2絕緣介質材料上澱積一層sio2絕緣介質材料;
9b2)在步驟9b1)澱積的sio2絕緣介質材料上製作掩模;
9b3)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sio2絕緣介質上澱積金屬,以製作高度l2為3μm,寬度d2為6μm的第二源浮空場板,且第二源浮空場板與第一源浮空場板間距w1為1.6μm,第二源浮空場板距離漂移層2的水平距離t2為0.49μm;
9c)製作源場板:
9c1)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在第二源浮空場板和步驟9b1)中澱積的絕緣介質材料上再澱積一層sio2絕緣介質材料;
9c2)在步驟9c1)澱積的sio2絕緣介質材料上製作掩模;
9c3)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sio2絕緣介質上澱積金屬,以製作寬度d2為6μm的源場板,且源場板與第二源浮空場板間距w2為1.5μm,與漂移層2的水平距離t2為0.49μm,源場板上部邊緣高於第一阻擋層41下邊緣0.5μm,源場板與漂移層在垂直方向上的交疊長度等於3μm;
9c4)將源場板與源極9電氣連接,該源場板與第一源浮空場板、第二源浮空場板構成浮空源場板13;
澱積sio2絕緣介質材料的工藝條件是:n2o流量為850sccm,sih4流量為200sccm,溫度為250℃,射頻功率為25w,壓強為1100mtorr;
電子束蒸發的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
步驟10.製作鈍化層14,如圖3j。
使用等離子體增強化學氣相澱積技術,澱積sio2絕緣介質材料覆蓋整個器件上部區域,由所有澱積的sio2絕緣介質材料形成鈍化層14,完成整個器件的製作。
澱積sio2絕緣介質材料的工藝條件是:n2o流量為850sccm,sih4流量為200sccm,溫度為250℃,射頻功率為25w,壓強為1100mtorr。
實施例二:製作鈍化層為sio2,且帶有兩個漏浮空場板和三個源浮空場板的基於浮空源場板和浮空漏場板的垂直型異質結場效應器件。
第一步.製作漂移層2和孔徑層3,如圖3a。
1.1)採用n-型gan做襯底1;在溫度為950℃,壓強為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的工藝條件下,使用金屬有機物化學氣相澱積技術,在襯底1上外延摻雜濃度為6×1016cm-3的n-型gan半導體材料,形成漂移層2;
1.2)在溫度為950℃,壓強為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的工藝條件下,使用金屬有機物化學氣相澱積技術,在漂移層2上外延厚度為1.5μm、摻雜濃度為5×1016cm-3的n型gan半導體材料,形成孔徑層3。
第二步.製作電流阻擋層4,如圖3b。
2.1)製作第一阻擋層41:
2.11)在孔徑層3上製作一次掩模;
2.12)使用離子注入技術,在孔徑層內的兩側位置注入劑量為5×1015cm-2的p型雜質mg,製作厚度a為1.5μm,寬度c為0.5μm的兩個第一阻擋層41。
2.2)製作第二阻擋層42:
2.21)在孔徑層3和兩個第一阻擋層41上製作一次掩模;
2.22)使用離子注入技術,在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層3內兩側注入劑量為6×1015cm-2的p型雜質mg,製作厚度b為0.5μm,寬度d為2μm的兩個第二阻擋層42,兩個第一阻擋層和兩個第二阻擋層構成兩個對稱的二級階梯結構的電流阻擋層4,左、右兩個電流阻擋層4之間形成孔徑5。
第三步.製作溝道層6和勢壘層7,如圖3c。
3.1)外延gan材料製作溝道層6:
在真空度小於等於1.0×10-10mbar,射頻功率為400w,反應劑採用n2、高純ga源的工藝條件下,使用分子束外延技術,在兩個第一阻擋層41、兩個第二阻擋層42和孔徑5的上部外延厚度為0.1μm的gan材料,形成溝道層6;
3.2)外延al0.2ga0.8n,製作勢壘層7:
在真空度小於等於1.0×10-10mbar,射頻功率為400w,反應劑採用n2、高純ga源、高純al源的工藝條件下,使用分子束外延技術在溝道層6上外延厚度為20nm的al0.2ga0.8n材料,形成勢壘層7;
第四步.製作左、右兩個注入區8,如圖3d。
4.1)在勢壘層7上部製作一次掩模;
4.2)使用離子注入技術,在勢壘層內的兩側注入劑量為6×1015cm-2的n型雜質si,形成深度為0.03μm的注入區8;
4.3)在1200℃溫度下進行快速熱退火。
第五步.製作源極9與柵極10,如圖3e。
5.1)製作源極9:
5.11)在兩個注入區8上部和勢壘層7上部製作一次掩模;
5.12)在真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於的工藝條件下,使用電子束蒸發技術,在兩個注入區上部澱積ti/au/ni組合金屬,形成源極9,其中:所澱積的金屬,自下而上,ti的厚度為0.02μm、au的厚度為0.3μm、ni的厚度為0.05μm;
5.2)製作柵極10:
5.21)在源極9上部和勢壘層7上部製作掩模;
5.22)在真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於的工藝條件下,使用電子束蒸發技術,在勢壘層7上澱積ni/au/ni組合金屬,形成柵極10,其中:所澱積的金屬,自下而上,ni的厚度為0.02μm、au的厚度為0.2μm、ni的厚度為0.04μm。
第六步.製作肖特基漏極11,如圖3f。
在真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於的工藝條件下,使用電子束蒸發技術,在整個襯底1的背面上依次澱積金屬w、au、ni,形成肖特基漏極11,其中:所澱積的金屬,w的厚度為0.02μm,au的厚度為0.7μm,ni的厚度為0.05μm;
第七步.製作浮空漏場板12,如圖3g。
參照圖4,本步驟的具體實現如下:
7.1)製作漏場板:
7.11)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,澱積一層sio2絕緣介質材料,以覆蓋除了肖特基漏極底部以外的其他區域,且左、右兩側的絕緣介質材料的厚度與肖特基漏極的厚度相同;
7.12)在絕緣介質材料上部製作掩模;
7.13)使用電子束蒸發技術,在絕緣介質材料左右兩側上部澱積寬度d1為2.5μm、厚度l1為1.5μm的金屬,所澱積金屬距離襯底的水平距離t1為0.3μm,且所澱積金屬的下邊緣與襯底下邊緣水平對齊,以製作漏場板,並將漏場板與肖特基漏極電氣連接;
7.2)製作第一漏浮空場板和第二漏浮空場板:
7.21)在第一漏浮空場板上部和在步驟7.11)中澱積的絕緣介質材料上再澱積一層sio2絕緣介質材料;
7.22)在sio2絕緣介質材料上製作掩模;
7.23)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sio2絕緣介質上澱積金屬,以製作高度l1為1.5μm,寬度d1為2.5μm的第一漏浮空場板,且第一漏浮空場板與漏場板間距s1為0.6μm,第一漏場板距離漂移層2的水平距離t1為0.3μm;
7.24)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在第一漏浮空場板和步驟7.21)中澱積的sio2絕緣介質材料上部再澱積一層sio2絕緣介質材料;
7.25)在sio2絕緣介質材料上製作掩模;
7.26)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sio2絕緣介質上澱積金屬,以製作高度l1為1.5μm,寬度d1為2.5μm的第二漏浮空場板,且第二漏浮空場板與第一漏浮空場板間距s2為0.68μm,第二漏浮空場板距離漂移層2的水平距離t1為0.3μm;漏場板、第一漏浮空場板和第二漏浮空場板構成浮空漏場板12;
澱積sio2絕緣介質材料的工藝條件是:n2o流量為850sccm,sih4流量為200sccm,溫度為250℃,射頻功率為25w,壓強為1100mtorr;
電子束蒸發的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
第八步.製作平臺,如圖3h。
在n2o流量為850sccm,sih4流量為200sccm,溫度為250℃,射頻功率為25w,壓力為1100mtorr的工藝條件下,使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在兩個第二漏浮空場板上部和sio2絕緣介質材料的上部再次澱積sio2絕緣介質材料,形成平臺;
第九步.製作浮空源場板13,如圖3i。
參照圖5,本步驟的具體實現如下:
9.1)製作第一源浮空場板:
9.11)在絕緣介質材料上製作掩模;
9.12)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的平臺上澱積金屬,以製作高度l2為1μm,寬度d2為1.5μm的第一源浮空場板,且第一源浮空場板距離漂移層2的水平距離t2為0.19μm;
電子束蒸發的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
9.2)製作第二源浮空場板和第三源浮空場板:
9.21)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在第一源浮空場板和未被第一源浮空場板覆蓋的sio2絕緣介質材料上澱積一層sio2絕緣介質材料;
9.22)在步驟9.21)澱積的sio2絕緣介質材料上製作掩模;
9.23)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sio2絕緣介質上澱積金屬,以製作高度l2為1μm,寬度d2為1.5μm的第二源浮空場板,且第二源浮空場板與第一源浮空場板間距w1為0.42μm,第二源浮空場板距離漂移層2的水平距離t2為0.19μm;
9.24)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在第一源浮空場板和步驟9.21)中澱積的絕緣介質材料上澱積一層sio2絕緣介質材料;
9.25)在步驟9.24)澱積的sio2絕緣介質材料上製作掩模;
9.26)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sio2絕緣介質上澱積金屬,以製作高度l2為1μm,寬度d2為1.5μm的第三源浮空場板,且第三源浮空場板與第二源浮空場板間距w2為0.35μm,第三源浮空場板距離漂移層2的水平距離t2為0.19μm;
澱積sio2絕緣介質材料的工藝條件是:n2o流量為850sccm,sih4流量為200sccm,溫度為250℃,射頻功率為25w,壓強為1100mtorr;
電子束蒸發的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
9.3)製作源場板:
9.31)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在第三源浮空場板和步驟9.24)中澱積的絕緣介質材料上再澱積一層sio2絕緣介質材料;
9.32)在步驟9.31)澱積的sio2絕緣介質材料上製作掩模;
9.33)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sio2絕緣介質上澱積金屬,以製作寬度d2為1.5μm的源場板,且源場板與第三源浮空場板間距w3為0.3μm,與漂移層2的水平距離t2為0.19μm,源場板上邊緣高於第一阻擋層41下邊緣0.5μm,源場板與漂移層在垂直方向上的交疊長度等於1μm;
9.34)將源場板與源極電氣連接,該源場板與第一源浮空場板、第二源浮空場板和第三源浮空場板形成浮空源場板13;
澱積sio2絕緣介質材料的工藝條件是:n2o流量為850sccm,sih4流量為200sccm,溫度為250℃,射頻功率為25w,壓強為1100mtorr;
電子束蒸發的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
第十步.製作鈍化層14,如圖3j。
在n2o流量為850sccm,sih4流量為200sccm,溫度為250℃,射頻功率為25w,壓力為1100mtorr的工藝條件下,使用等離子體增強化學氣相澱積技術,澱積sio2絕緣介質材料覆蓋整個器件上部區域,由所有澱積的sio2絕緣介質材料形成鈍化層14,完成整個器件的製作。
實施例三:製作鈍化層為sin,且帶有1個漏浮空場板和兩個源浮空場板的基於浮空源場板和浮空漏場板的垂直型異質結場效應器件。
步驟a.製作漂移層2和孔徑層3,如圖3a。
a1)採用溫度為950℃,壓強為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,採用n-型gan做襯底1,使用金屬有機物化學氣相澱積技術,在襯底上外延摻雜濃度為1×1018cm-3的n-型gan材料,製作漂移層2。
a2)採用溫度為950℃,壓強為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,使用金屬有機物化學氣相澱積技術,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,製作孔徑層3。
步驟b.製作電流阻擋層4,如圖3b。
b1)先在孔徑層3上製作掩模;再使用離子注入技術,在孔徑層內的兩側位置注入劑量為1×1016cm-2的p型雜質mg,製作厚度a為3μm,寬度c為1μm的兩個第一阻擋層41;
b2)先在孔徑層3和兩個第一阻擋層41上製作掩模;再使用離子注入技術,在左、右第一阻擋層41之間的孔徑層3內兩側位置注入劑量為1×1016cm-2的p型雜質mg,製作厚度b為1μm,寬度d為3.4μm的兩個第二阻擋層42,兩個第一阻擋層41與兩個第二阻擋層42構成兩個對稱的二級階梯結構的電流阻擋層4,左右電流阻擋層4之間形成孔徑5。
步驟c.製作溝道層6和勢壘層7,如圖3c。
c1)採用真空度小於等於1.0×10-10mbar,射頻功率為400w,反應劑採用n2、高純ga源,使用分子束外延技術,在兩個第一阻擋層41、兩個第二阻擋層42和孔徑5的上部外延厚度為0.2μm的gan材料,形成溝道層6;
c2)採用真空度小於等於1.0×10-10mbar,射頻功率為400w,反應劑採用n2、高純ga源、高純al源的工藝條件,使用分子束外延技術在溝道層6上外延厚度為50nm的al0.1ga0.9n材料,形成勢壘層7。
步驟d.先在勢壘層7上部製作掩模;再使用離子注入技術,在勢壘層內兩側注入劑量為1×1016cm-2的n型雜質si,製作深度為0.06μm的兩個注入區8;然後,在1200℃下進行快速熱退火,如圖3d。
步驟e.製作源極9與柵極10,如圖3e。
e1)先在兩個注入區8上部和勢壘層7上部製作掩模;再採用真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於的工藝條件,使用電子束蒸發技術,在兩側的注入區上部澱積金屬,製作源極9,其中所澱積的金屬為ti/au/ni金屬組合,即自下而上,ti的厚度為0.02μm、au的厚度為0.3μm、ni的厚度為0.05μm;
e2)先在源極9上部和7上部製作掩模;再採用真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於的工藝條件,使用電子束蒸發技術,在勢壘層上澱積ni/au/ni組合金屬,製作柵極10,其中:所澱積的金屬自下而上,ni的厚度為0.02μm、au的厚度為0.2μm、ni的厚度為0.04μm。
步驟f.採用真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於的工藝條件,使用電子束蒸發技術,在整個襯底1的背面上依次澱積金屬pt、au、ni,形成肖特基漏極11,其中:所澱積的金屬,pt的厚度為0.02μm,au的厚度為0.7μm,ni的厚度為0.05μm,如圖3f。
步驟g.製作浮空漏場板12,如圖3g。
參照圖4,本步驟的具體實現如下:
g1)製作漏場板:
g11)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,澱積一層sin絕緣介質材料,以覆蓋除了肖特基漏極底部以外的其他區域,且左、右兩側的絕緣介質材料的厚度與肖特基漏極的厚度相同;
g12)在絕緣介質材料上部製作掩模;
g13)使用電子束蒸發技術,在絕緣介質材料左右兩側上部澱積寬度d1為0.5μm、厚度l1為0.5μm的金屬,所澱積金屬距離襯底的水平距離t1為0.2μm,且所澱積金屬的下邊緣與襯底下邊緣水平對齊,以製作漏場板,並將漏場板與肖特基漏極電氣連接;
g2)製作第一漏浮空場板:
g21)在第一漏浮空場板上部和在步驟g11)中澱積的絕緣介質材料上再澱積一層sin絕緣介質材料;
g22)在sin絕緣介質材料上製作掩模;
g23)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sin絕緣介質上澱積金屬,以製作高度l1為0.5μm,寬度d1為0.5μm的第一漏浮空場板,且第一漏浮空場板與漏場板間距s1為0.1μm,第一場板距離漂移層2的水平距離t1為0.2μm,第一漏浮空場板與漏場板構成浮空漏場板12;
澱積sin絕緣介質材料的工藝條件是:氣體為nh3、n2及sih4,氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm,溫度、射頻功率和壓強分別為300℃、25w和950mtorr;
電子束蒸發的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
步驟h.採用氣體為nh3、n2及sih4,氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm,溫度、射頻功率和壓強分別為300℃、25w和950mtorr的工藝條件,使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在兩個第一漏浮空場板上部和絕緣介質材料的上部再次澱積sin絕緣介質材料,形成平臺,如圖3h。
步驟i.製作浮空源場板,如圖3i。
參照圖5,本步驟的具體實現如下:
i1)製作第一源浮空場板:
i11)在絕緣介質材料上製作掩模;
i12)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的平臺上澱積金屬,以製作高度l2為0.5μm,寬度d2為0.5μm的第一源浮空場板,且第一源浮空場板距離漂移層2的水平距離t2為0.18μm;
i2)製作第二源浮空場板:
i21)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在第一源浮空場板和未被第一源浮空場板覆蓋的sin絕緣介質材料上澱積一層sin絕緣介質材料;
i22)在步驟i21)澱積的sin絕緣介質材料上製作掩模;
i23)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sin絕緣介質上澱積金屬,以製作高度l2為0.5μm,寬度d2為0.5μm的第二源浮空場板,且第二源浮空場板與第一源浮空場板間距w1為0.12μm,第二源浮空場板距離漂移層2的水平距離t2為0.18μm;
i3)製作源場板:
i31)使用等離子體增強化學氣相澱積技術,在第二源浮空場板和步驟i21)中澱積的絕緣介質材料上再澱積一層sin絕緣介質材料;
i32)在步驟i31)澱積的sin絕緣介質材料上製作掩模;
i33)使用電子束蒸發技術,在左、右兩側的sin絕緣介質上澱積金屬,以製作寬度d2為0.5μm的源場板,且源場板與第二源浮空場板間距w2為0.1μm,與漂移層2的水平距離t2為0.18μm,源場板上邊緣高於第一阻擋層41下邊緣0.5μm,源場板與漂移層在垂直方向上的交疊長度等於0.5μm;
i34)將該源場板與源極電氣連接,該源場板與所有源浮空場板形成浮空源場板13;
澱積sin絕緣介質材料的工藝條件是:氣體為nh3、n2及sih4,氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm,溫度、射頻功率和壓強分別為300℃、25w和950mtorr;
電子束蒸發的工藝條件為:真空度小於1.8×10-3pa,功率範圍為200~1000w,蒸發速率小於
步驟j.製作鈍化層14,如圖3j。
採用氣體為nh3、n2及sih4,氣體流量分別為2.5sccm、950sccm和250sccm,溫度、射頻功率和壓強分別為300℃、25w和950mtorr的工藝條件,使用等離子體增強化學氣相澱積技術,澱積sin絕緣介質材料覆蓋整個器件上部區域,由所有澱積的sin絕緣介質材料形成鈍化層14,完成整個器件的製作。
本發明的效果可通過以下仿真進一步說明:
仿真:對本發明器件在正向擊穿情況下的二維電場分布進行仿真,結果如圖6,其中器件的正向擊穿電壓為1300v;對本發明器件在反向擊穿情況下的二維電場分布進行仿真,結果如圖7,其中器件的反向擊穿電壓為-1110v;圖6和圖7中的器件均採用了2個源浮空場板和2個漏浮空場板。
由圖6可以看出,正向擊穿情況下,本發明器件中電場強度分布均勻,在器件內部以及漂移層兩側表面附近形成了連續平緩的高電場區,且高場區的範圍大,說明採用二級階梯形式的電流阻擋層後,本發明器件結構可以有效地調製器件內部和漂移層兩側表面附近的電場分布。因此本發明器件可以有效實現正向阻斷功能。
由圖7可以看出,反向擊穿情況下,本發明器件中電場強度分布均勻,在器件內部以及漂移層兩側表面附近形成了連續平緩的高電場區,且高場區的範圍大,說明本發明器件結構可以有效地調製器件內部和漂移層兩側表面附近的電場分布。因此本發明器件可以有效實現反向阻斷功能。
以上描述僅是本發明的幾個具體實施例,並不構成對本發明的限制,顯然對於本領域的專業人員來說,在了解了本發明內容和原理後,能夠在不背離本發明的原理和範圍的情況下,根據本發明的方法進行形式和細節上的各種修正和改變,但是這些基於本發明的修正和改變仍在本發明的權利要求保護範圍之內。