[实用新型]一种基于氧化镓的半导体装置

说明书

本实用新型公开了一种基于氧化镓的半导体装置，本实用新型通过对硅衬底进行图形化处理，在硅衬底上表面加工隔离带，将硅衬底层上表面分离出多个互不相连的六边形生长平台，然后在六边形生长平台上生长GaN薄膜层，再在GaN薄膜层上生长α‑Ga₂O₃薄膜层；硅衬底层上表面六边形生长平台的设计，使得在其上生长的GaN薄膜互不相连，实现晶格失配和热失配导致的应力在大面积范围内无法形成合力，化整为零，可大幅降低应力影响，制备出高品质的GaN薄膜；另外在GaN薄膜层上生长α‑Ga₂O₃薄膜层，避免了直接在硅衬底上生长α‑Ga₂O₃薄膜层，硅衬底层上表面被氧化生成氧化硅，从而影响薄膜质量的问题。

技术领域

本实用新型涉及半导体装置及制造技术领域，特别涉及基于氧化镓的半导体装置。

背景技术

电力电子器件又称为功率半导体器件，主要用于电力设备的电路控制，是工业设施、家用电器等设备电能控制与转换的核心器件，可以进行典型的功率处理，包括变频、变压、变流、功率管理等。硅基半导体功率器件是目前电力系统使用最普遍的功率器件，但其性能已接近由其材料决定的理论极限，使得其功率密度的增长呈饱和趋势。

氧化镓作为一种新的宽禁带半导体材料，其禁带宽度在4.7～5.3eV之间，在击穿场强、巴利加优值和成本等方面优势突出，目前共发现α、β、γ、δ、ε五种氧化镓的结晶形态，现阶段的研究，以围绕β-Ga₂O₃和α-Ga₂O₃的研究居多；其中，β-Ga₂O₃最为稳定，其禁带宽度约为4.8eV；α-Ga₂O₃稳定性次之，其禁带宽度约为5.3eV；

国际上，通常用巴利加优值来表征材料适合功率器件的程度，对于β-Ga₂O₃材料，它的巴利加优值是第一代半导体材料Si的3444倍，第三代宽禁带半导体材料GaN的4倍、SiC的10倍，β-Ga₂O₃功率器件与GaN和SiC功率器件在相同耐压情况下，导通电阻更低，功耗更小，能够极大地降低器件工作时的电能损耗，具有广泛可期的应用前景。

然而，β-Ga₂O₃材料本身的热导率很低，基于β-Ga₂O₃衬底制备的半导体装置，其散热效果差，目前针对此问题，已知的技术，大都是将外延层与源衬底剥离，并将外延层转移到热导率高的衬底上制备器件来改善散热。须知，源衬底和外延的半导体层，属于同质外延，剥离难度大；另外，即使成功剥离后，半导体层还需与新衬底键合，这些工艺的实现难度大、复杂，且成本高；

因此，期望通过更为简便的方法，来解决散热问题；

另外，已知的半导体装置，还需要在半导体层表面再沉积介质层，用于绝缘，钝化保护，这进一步增加了工艺负复杂程度和成本。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提出一种基于氧化镓的半导体装置，改善由于β-Ga₂O₃材料热导率低，导致基于β-Ga₂O₃衬底制作的半导体装置散热效果差的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种基于氧化镓的半导体装置的技术方案如下：

一种基于氧化镓的半导体装置，自下而上包括：氧化镓单晶衬底和层叠结构；其特征在于：所述的氧化镓单晶衬底具有绝缘特性，所述的氧化镓单晶衬底局部被蚀穿，并在该局部被蚀穿的区域沉积有下金属层。

优选地，所述的氧化镓单晶衬底是具有单斜晶系结构的结晶体。