CN101826471A - 碳化硅、氮化镓半导体器件玻璃钝化技术 - Google Patents
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Abstract
本发明提供碳化硅、氮化镓新型半导体器件表面钝化保护技术新途径，即使用玻璃钝化技术较好地解决上述高压、高功率、高温工作器件的表面钝化保护问题。本发明所提供的碳化硅、氮化镓新型半导体器件玻璃钝化技术可以使用锌系钝化玻璃也可以使用铅系钝化玻璃；可以使用包括：刮涂、电泳、溅射、离心、化学气相沉积等在内的多种沉积/涂覆方法实现钝化玻璃覆盖；通过热处理技术可以精确控制钝化玻璃膜与碳化硅、氮化镓半导体器件材料的热匹配并同时获得优异的器件高温反向特性；在上述器件上还可实现钝化玻璃与SiO2或Si3N4双重介质膜的钝化形式以满足不同器件设计要求。利用本发明还可兼容制作晶体管的栅介质层和半导体电容介质材料，在集成电路场合使所制元件面积缩小、性能提高。
Description
技术领域：
本发明属半导体器件表面钝化技术领域，主要应用于碳化硅、氮化镓半导体器件作表面钝化保护
背景技术：
新型的第三代半导体材料碳化硅、氮化镓所制的半导体器件与第二代半导体材料砷化镓所制的半导体器件相比有更加突出的优势，如：禁带宽度大，更能适合高温下工作；击穿电压高，更能适合制造高压高功率器件；热导率高，更能大幅度提升电路的集成度；高饱和电子漂移速度和低的介电常数，决定了器件有更加优异的高频高速性能；此外还有少子寿命短，化学稳定性好，有更强的抗辐射能力等优点。
由于具备以上前所未有的性能，它目前已成为各发达国家竞相研究的热点；它主要用于微波功率器件、电力电子器件、光电子器件等前沿领域项目。在下一轮的竞争中，这些器件产品将在航天航空、军用雷达、电子对抗、通信、绿色能源、超高亮度照明等领域发挥极其重要的关键作用。
目前，这类器件的许多工艺制造技术尚处探索研究中。
当前，国内外研制碳化硅、氮化镓半导体器件多采用传统的SiO2、Si3N4、Al2O3或SiO2-Si3N4双重介质膜作为该类器件的表面钝化保护膜。但对于这类耐高压、高功率的碳化硅、氮化镓半导体器件而言，以上传统的介质膜作为上述器件的表面钝化保护膜却不是最理想的。
对于耐高压、高功率、高温工作器件而言，最合适的器件表面钝化保护膜莫过于使用玻璃钝化膜作器件的表面钝化保护；玻璃钝化膜的优势在于：在其网络结构中由于填隙式固定离子的充实，其微观结构更加致密从而提高表面抗沾污、抗辐射和抗可动离子迁徒的性能；由于通过热处理可调节膜内电荷可使半导体表面呈现出深耗尽状态从而提高表面耐压；由于可制成厚膜故具有较强的抗湿防潮及抗机械损伤性能。玻璃钝化膜以上的优势是目前其它介质钝化膜所难以比拟的。
玻璃钝化膜适用于碳化硅、氮化镓半导体器件表面钝化主要基于：从微观结构角度看，碳化硅、氮化镓半导体材料分别具有闪锌矿和纤锌矿结构，这与目前的钝化玻璃，如锌系钝化玻璃的主成份氧化锌及添加剂氧化物：氧化镁、氧化铝的晶体结构、晶格常数相似；从莫氏硬度及热膨胀系数看两者也极为匹配。
发明内容：
本发明的目的在于克服目前碳化硅、氮化镓半导体器件现有的表面钝化配套技术中的不足之处而提供更加适宜以上高压、功率、高温工作器件的玻璃钝化技术。
本发明的目的可以通过以下的措施来达到：
碳化硅、氮化镓半导体器件的表面玻璃钝化技术，其特征在于：
1.使用锌系或铅系钝化玻璃。
2.使用包括：刮涂、电泳、溅射、离心、化学气相沉积等在内的多种沉积/涂复方法实现钝化玻璃复盖。
3.通过热处理可精确控制钝化玻璃膜与碳化硅、氮化镓半导体器件材料的热匹配，并同时获得优异的器件高温反向特性。
4.在上述器件上还可实现钝化玻璃与SiO2或Si3N4双重介质膜的钝化形式以满足不同设计要求。
5.可兼容制作晶体管的栅介质层和半导体电容介质材料，在集成电路场合使所制元件面积缩小、性能提高。
本发明的优点：
本发明开拓了碳化硅、氮化镓半导体器件表面钝化新途径，可较好地解决碳化硅、氮化镓半导体器件表面钝化技术问题；本方法具有操作方便、效率高等优点；用此技术所完成的碳化硅、氮化镓半导体器件反向性能稳定、可靠性好。利用本发明还可兼容制作晶体管的栅介质层和半导体电容介质材料，在集成电路场合使所制元件面积缩小、性能提高。
具体实施方式：
实施例：
本发明实施例使用了4H-SiC、AIGaN/GaN半导体材料的肖特基二极管结构形式，在待钝化的器件表面选择电泳沉积涂复锌玻璃的技术方法，在690℃温度下热成型，最后通过刻蚀玻璃开出上电极接触窗孔，再分别使用Mo、Ni金属化系统制作肖特基势垒接触。以上实施例已取得较好的器件反向特性。
Claims (6)
1.一种碳化硅、氮化镓半导体器件表面钝化保护技术新途径，其特征在于：
使用玻璃钝化技术解决上述高压、高功率、高温工作器件的表面钝化保护问题。
2.根据权利1所述的碳化硅、氮化镓半导体器件表面玻璃钝化保护技术方法，其特征在于：可以使用锌系钝化玻璃也可以使用铅系钝化玻璃。
3.根据权利1所述的碳化硅、氮化镓半导体器件表面玻璃钝化保护技术方法，其特征在于：可以使用包括：刮涂、电泳、溅射、离心、化学气相沉积等在内的多种沉积/涂复方法实现钝化玻璃膜复盖。
4.根据权利1所述的碳化硅、氮化镓半导体器件表面玻璃钝化保护技术方法，其特征在于：通过热处理技术精确控制钝化玻璃与碳化硅、氮化镓半导体器件材料的热匹配并同时获得优异的器件高温反向特性。
5.根据权利1所述的碳化硅、氮化镓半导体器件表面玻璃钝化保护技术方法，其特征在于：可实施钝化玻璃与SiO2或Si3N4双重介质膜的钝化形式以满足不同器件设计要求。
6.利用本发明还可兼容制作晶体管的栅介质层和半导体电容介质材料，在集成电路场合使所制元件面积缩小、性能提高。
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| CN200910118401A CN101826471A (zh) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | 碳化硅、氮化镓半导体器件玻璃钝化技术 |
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Publications (1)
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114783893A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-07-22 | 四川上特科技有限公司 | 一种gpp二极管芯片生产方法 |
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2009
- 2009-03-04 CN CN200910118401A patent/CN101826471A/zh active Pending
Cited By (2)
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| CN114783893A (zh) * | 2022-06-16 | 2022-07-22 | 四川上特科技有限公司 | 一种gpp二极管芯片生产方法 |
| CN114783893B (zh) * | 2022-06-16 | 2022-09-20 | 四川上特科技有限公司 | 一种gpp二极管芯片生产方法 |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20100908 |