[发明专利]一种III-V族氮化物功率器件

说明书

公开了一种III‑V族氮化物功率器件，包括阳极、阴极和衬底，还包括缓冲层，位于衬底上方；半绝缘氮化镓层，位于所述缓冲层上方；第一N型氮化镓层，位于所述半绝缘氮化镓层上方；第二N型氮化镓层，位于所述第一N型氮化镓层上方；以及至少一层空间电荷层，位于所述第二N型氮化镓层内，所述至少一层空间电荷层包括类P型区和空间电荷窗口，其中所述类P型区中引入电负性离子，所述空间电荷窗口位于相邻的两个类P型区之间，所述空间电荷窗口具有第三N型掺杂浓度。这种结构能兼顾器件的正向导通性能以及反向击穿和反向漏电流性能，并且实现这种结构的工艺在实验室和工业生产的条件下可行性较高，方法较为简单。

技术领域

本发明涉及一种半导体器件，尤其涉及一种III-V族氮化物功率器件。

背景技术

相较于以硅为代表的第一代半导体和以砷化镓为代表的第二代半导体，以碳化硅和III-V族氮化物为代表的第三代半导体，因其禁带宽度大、临界击穿场强高、电子饱和速率高等特点，在电力电子应用中具有显著优势。

P型半导体与N型半导体接触之后会形成PN结，并且在界面附近的P型与N型半导体会相互耗尽形成空间电荷区，同时该空间电荷区的厚度会随着外加电场的变化而发生改变。临界的情况下，P型与N型半导体将会完全耗尽，即P型半导体中由负电荷构成，N型半导体由正电荷构成，此时的空间电荷区由于缺少可移动的载流子将具有较大的电阻率。

在硅和碳化硅体系中，常用的功率器件P型结构的制造，往往涉及到局部P型掺杂。但由于局部P型离子注入和激活效率的根本限制，通过热扩散和离子注入实现III-V族氮化物局部P型掺杂极其困难，这使得在III-V族氮化物中获得高效稳定的P型结构颇具挑战。

为了在III-V族氮化物中实现在特定区域范围耗尽N型半导体，形成具有较高电阻率的耗尽层的目的，需要在保证实验室和工业生产的条件下可行性较高的基础之上，寻找一种新的解决方法。

发明内容

为了解决上述现有技术的一个或多个技术问题，本发明提出一种III-V族氮化物功率器件，

根据本发明的实施例提出了一种III-V族氮化物功率器件，包括阳极、阴极和衬底，所述III-V族氮化物功率器件包括：缓冲层，位于衬底上方；半绝缘氮化镓层，位于所述缓冲层上方；第一N型氮化镓层，具有第一N型掺杂浓度，位于所述半绝缘氮化镓层上方；第二N型氮化镓层，位于所述第一N型氮化镓层上方，具有第二N型掺杂浓度，所述第二N型掺杂浓度小于第一N型掺杂浓度；以及至少一层空间电荷层，位于所述第二N型氮化镓层内，所述至少一层空间电荷层包括类P型区和空间电荷窗口，其中所述类P型区中引入电负性离子，所述空间电荷窗口位于相邻的两个类P型区之间，所述空间电荷窗口具有第三N型掺杂浓度。

根据本发明又一实施例提出了一种III-V族氮化物功率器件的制作方法，所述III-V族氮化物功率器件包括阳极、阴极和衬底，所述制作方法包括：在衬底上生长一层缓冲层；在缓冲层上生长半绝缘氮化镓层；在半绝缘氮化镓层上生长第一N型氮化镓层，所述第一N型氮化镓层具有第一N型掺杂浓度；在第一N型氮化镓层上生长第二N型氮化镓层，所述第二N型氮化镓层具有第二N型掺杂浓度，所述第二N型掺杂浓度小于所述第一N型掺杂浓度；以及通过离子注入形成至少一层空间电荷层，所述至少一层空间电荷层包括类P型区和空间电荷窗口，其中所述类P型区中引入电负性离子，所述空间电荷窗口位于相邻的两个类P型区之间，所述空间电荷窗口具有第三N型掺杂浓度。

所述III-V族氮化物功率器件及其制造方法将目前III-V族氮化物实现局部P型掺杂极其困难的现状转化为一种实现较为简单且易于实现的负离子等效P型区域的制造，大大降低了工艺难度，并且可以有效改善在III-V族氮化物器件中对高效稳定局部P型结构的需求，使得器件的阻断能力和可靠性得到较为明显的改善和提升，通过该结构还可以在指定的区域形成具有较高电阻率的耗尽层，从而实现降低漏电流大小等作用，增加器件的关断能力。

附图说明