CN104201253A - 一种氮化镓器件及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氮化镓器件的制造方法，包括：首先，在氮化镓晶片上定义有源区；其次，在有源区上制备欧姆接触及栅金属插指；然后，在所述欧姆接触上制备源金属插指及漏金属插指；再制备栅、源、漏及背面电极，最后进行倒封装。本发明引入了器件单元和矩阵的概念，有效减小插指的长度和宽度，减少寄生效应；同时插指均处于一个方向，故可以尽量减少源、漏电极的宽度，以增大有源区的比例，而栅极及背面电极由于嵌入了源、漏电极的间隔中，对器件有源区面积的影响可以忽略不计，因此有效面积比例大大提高，进而增大了器件功率密度。此外，本发明倒装的封装方法也有利于灵活排布各电极互联金属、提高器件的散热性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件制造领域，特别是涉及一种高功率密度氮化镓器件及其制造方法。
背景技术
氮化镓半导体具有独特的材料性质，这些性质引发了半导体系统光电子和电子器件的研究与开发兴趣。在功率电子领域，氮化镓器件主要为基于铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率器件(AlGaN/GaN High Electron Mobility Transistor)，得益于铝镓氮/氮化镓异质结中的高浓度二维电子气(2DGE)，铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率器件可以同时具有高电流导通密度和高耐压能力，特别适用于高压高功率的功率电子应用。
如图1所示，氮化镓器件1包括底层的衬底11；制备于所述衬底11上的氮化镓层12；制备于所述氮化镓层12上的铝镓氮层13；所述铝镓氮层13及所述氮化镓层12构成铝镓氮/氮化镓异质结，并在所述铝镓氮/氮化镓异质结界面处形成高浓度二维电子气沟道14；制备于所述铝镓氮层13上的钝化层15；所述钝化层15中制备有栅极(Gate)18；所述栅极18与所述铝镓氮层13的接触面上制备有栅极绝缘层19；所述钝化层15及所述铝镓氮层13的两侧制备有源极(Source)16和漏极(Drain)17，所述源极16和漏极17连接至所述二维电子气沟道14。在铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率器件设计方面，由于其主要基于横向的二维电子气沟道14实现导通，故不同于垂直双扩散金属氧化物半导体场效应晶体管(VDMOS)及绝缘栅双极型晶体管(IGBT)等传统功率电子器件，铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率器件具有横向的器件结构，因此，器件的栅极、源极、漏极均需要布置于氮化镓晶片的正上方以实现功能，这种结构不可避免的会对器件的功率密度、寄生效应带来影响。因此，如何设计铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率器件的横向结构就成为了提高器件性能、减小器件寄生的关键所在。
传统的铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率横向器件结构主要有以下几种：插指结构、岛式结构、桥式结构等。如图2所示为插指结构的铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率横向器件，栅极金属插指两侧分别为源极金属插指及漏极金属插指，其具有有源区比例大、连线简单的特点，但由于器件单根金属插指较长(通常为1mm或以上)，源漏极串联电阻会较大，同时导通情况下金属的电迁移(Electromigration)现象也会比较明显，影响了器件的可靠性。如图3所示为岛式结构的铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率横向器件。如图4所示为桥式结构的铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率横向器件。岛式结构或桥式结构均将插指结构中的整根插指缩小化到一个个方形单元里面，可以减小寄生电阻及金属电迁移的问题。但这类结构最大的问题是金属电极占面积大，有源区比例小，影响了有效面积的使用比例。
因此，如何减小寄生电阻及金属电迁移的问题，同时增大氮化镓器件的有源区比例，提高氮化镓器件的功率密度已成为氮化镓器件设计邻域亟待解决的问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种氮化镓器件及其制造方法，用于解决现有技术中氮化镓器件寄身电阻大、金属电迁移严重、有源区比例小、功率密度小等问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高功率密度氮化镓器件的制造方法，所述制造方法至少包括以下步骤：
步骤一：提供氮化镓晶片，在所述氮化镓晶片的上表面定义有源区；
步骤二：在所述有源区上制备相间分布的欧姆接触及栅金属插指，所述欧姆接触及所述栅金属插指平行设置；
步骤三：在上述结构上形成带有矩形窗口的钝化层，所述矩形窗口用于露出所述欧姆接触；并在所述欧姆接触上制备相间分布的源金属插指及漏金属插指；
步骤四：在所述钝化层上制备用于引出各所述源金属插指的源电极及用于引出各所述漏金属插指的漏电极，所述源电极及所述漏电极分别位于各所述源金属插指及各所述漏金属插指的两端；在所述源电极的两端制备栅电极，所述栅电极通过所述钝化层中的通孔与下层的各栅金属插指连接；制备背面电极，所述背面电极形成于所述氮化镓晶片的下表面且被引至所述氮化镓晶片上表面的漏电极的两端。
优选地，步骤一中定义有源区的方法为刻蚀铝镓氮/氮化镓异质结以去除隔离区沟道或者离子注入F、O、N等离子进入隔离区以耗尽沟道载流子。
优选地，还包括步骤五：在各电极上形成金属桥及冷却基板的倒装封装结构。
更优选地，利用焊接或键合等方法实现芯片的倒封装。
更优选地，可以直接将形成于冷却基板上的金属桥和冷却基板一起连接于各电极，也可以先将金属桥与各电极连接，然后将冷却基板形成于所述金属桥上。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高功率密度氮化镓器件，所述高功率密度氮化镓器件至少包括：高功率密度器件阵列，所述高功率密度器件阵列包括多个高功率密度器件单元，其中，所述高功率密度器件单元包括：
氮化镓晶片；
相间分布于所述氮化镓晶片有源区上的欧姆接触及栅金属插指；
相间分布于所述欧姆接触上的源金属插指及漏金属插指；
介于所述源金属插指、所述漏金属插指与所述氮化镓晶片、所述栅金属插指之间的钝化层；
制备于所述钝化层上的源电极，所述源电极与所述源金属插指连接，构成梳状结构；制备于所述钝化层上的漏电极，所述漏电极与所述漏金属插指连接，构成梳状结构；所述源电极与所述漏电极位于金属插指的两端；
制备于所述钝化层上的栅电极，所述栅电极通过所述钝化层中的通孔与下层的栅金属插指连接，所述栅电极位于所述源电极的两端；
制备于所述氮化镓晶片下表面的背面电极，所述背面电极从所述氮化镓晶片的侧面被引至所述钝化层上，并位于所述漏电极的两端。
优选地，所述高功率密度器件阵列的横向和纵向设置有划片道，所述高功率密度器件单元通过划片道分割。
优选地，所述氮化镓晶片至少包括衬底，形成于衬底上的氮化镓层，形成于所述氮化镓层上的铝镓氮层。
优选地，所述欧姆接触与所述栅金属插指平行设置。
优选地，所述源电极与所述漏电极的位置可以互换。
优选地，还包括通过金属与各电极连接的金属桥。
更优选地，还包括覆盖于所述金属桥上的冷却基板。
如上所述，本发明的氮化镓器件及其制造方法，具有以下有益效果：
本发明的氮化镓器件引入了器件单元和矩阵的概念，可以将器件的有源区分散于各个单元之中，进而有效减小插指的长度和宽度，减少寄生效应；同时本发明的氮化镓器件的插指均处于一个方向，故可以尽量减少源、漏电极的宽度，以增大有源区的比例，而栅极及背面电极由于嵌入了源、漏电极的间隔中，对器件有源区面积的影响可以忽略不计，因此有效面积比例大大提高，进而增大了器件功率密度。此外，本发明的氮化镓器件基于倒装的封装方法也有利于灵活排布各电极互联金属、提高器件的散热性能。
附图说明
图1显示为氮化镓器件的结构示意图。
图2显示为现有技术中的插指结构的铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率横向器件示意图。
图3显示为现有技术中的岛式结构的铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率横向器件示意图。
图4显示为现有技术中的桥式结构的铝镓氮/氮化镓的高电子迁移率横向器件示意图。
图5显示为本发明的高功率密度氮化镓器件的制造方法流程示意图。
图6～图7显示为本发明的高功率密度氮化镓器件的制造方法步骤一的俯视示意图及左视示意图。
图8～图11显示为本发明的高功率密度氮化镓器件的制造方法步骤二的俯视示意图及左视示意图。
图12～图15显示为本发明的高功率密度氮化镓器件的制造方法步骤三的俯视示意图及左视示意图。
图16～图17显示为本发明的高功率密度氮化镓器件的制造方法步骤四的俯视示意图及左视示意图。
图18显示为本发明的高功率密度氮化镓器件倒封装的金属桥及冷却基板示意图。
图19显示为本发明的高功率密度氮化镓器件结构的左视示意图。
图20显示为本发明的高功率密度氮化镓器件阵列的俯视示意图。
元件标号说明
1 氮化镓器件
11 衬底
12 氮化镓层
13 铝镓氮层
14 二维电子气沟道
15 钝化层
16 源极
17 漏极
18 栅极
19 栅极绝缘层
21 氮化镓晶片
22 有源区
23 欧姆接触
24 栅金属插指
25 钝化层
26 源金属插指
27 漏金属插指
28 栅电极
29 源电极
30 背面电极
31 漏电极
32 栅金属桥
33 源金属桥
34 背面金属桥
35 漏金属桥
36 焊接金属
37 冷却基板
38 划片道
S1～S5 步骤一～步骤五
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
请参阅图5～图20。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图5～图19所示，本发明提供一种高功率密度氮化镓器件的制造方法，如图5所示为所述制造方法的流程示意图，至少包括以下步骤：
步骤一S1：提供氮化镓晶片21，在所述氮化镓晶片21的上表面定义有源区22。
如图6～图7所示，提供一氮化镓晶片21，如图1所示，所述氮化镓晶片21至少包括衬底11，形成于衬底11上的氮化镓层12，形成于所述氮化镓层12上的铝镓氮层13。在所述氮化镓晶片21的上表面定义有源区22，定义有源区22的方法可以为刻蚀铝镓氮/氮化镓异质结以去除隔离区沟道或者离子注入F、O、N等离子进入隔离区以耗尽沟道载流子，但不仅限于这两种方法，任何可实现有源区22定义的方法均适用。如图7所示，在本实施例中，采用刻蚀的方法形成有源区22。如图6所示，本实施例中，所述有源区22为矩形凸起区域。
步骤二S2：在所述有源区22上制备相间分布的欧姆接触23及栅金属插指24，所述欧姆接触23及所述栅金属插指24平行设置。
如图8～图9所示，在所述有源区22上制备多个欧姆接触23，所述欧姆接触23为长条形结构，在所述有源区22上均匀分布。所述欧姆接触23与所述有源区22的一边平行设置，可尽可能多的设置所述欧姆接触23，以提高所述有源区22的利用率。如图8所示，在本实施例中，8个所述欧姆接触23在所述欧姆接触23的纵向上均匀分布。
然后，如图10所示，在所述有源区22上形成栅金属插指24，所述栅金属插24指位于相邻两个所述欧姆接触23之间，且与所述欧姆接触23平行设置。如图10～图11所示，所述栅金属插指24超出所述有源区22区域与所述氮化镓晶片21接触，并在所述氮化镓晶片21上形成金属连线，使得各栅金属插指24电性连接。
步骤三S3：在上述结构上形成带有矩形窗口的钝化层25，所述矩形窗口用于露出所述欧姆接触23；并在所述欧姆接触23上制备相间分布的源金属插指26及漏金属插指27。所述源金属插指26与所述漏金属插指27的位置可以互换。
如图12～图13所示，所述钝化层25覆盖于步骤二S2所形成的结构上，所述矩形窗口用于露出所述欧姆接触23，为了确保所述钝化层25上层的所述源金属插指26及漏金属插指27与所述钝化层25下层的有源区22被完全阻隔，所述钝化层25还覆盖所述欧姆接触23两端的端口处，以确保所述钝化层25的上下层材料被阻隔，器件性能稳定。
如图14～图15所示，在所述欧姆接触23上制备所述源金属插指26及所述漏金属插指27，所述源金属插指26及所述漏金属插指27相间分布，所述源金属插指26及所述漏金属插指27延长至所述钝化层25，所述源金属插指26及所述漏金属插指27延长方向相反。
步骤四S4：在所述钝化层25上制备用于引出各所述源金属插指26的源电极29及用于引出各所述漏金属插指27的漏电极31。所述源电极29及所述漏电极31分别位于各所述源金属插指26及各所述漏金属插指27的两端。在所述源电极29的两端制备栅电极28，所述栅电极28通过所述钝化层25中的通孔与下层的各栅金属插指24连接。在所述氮化镓晶片21的下表面制备背面电极30，并将所述背面电极30引至所述氮化镓晶片21的上表面的漏电极31的两端。
所述源电极29及所述漏电极31的位置可以互换，即所述栅电极28位于所述漏电极31的两端，所述背面电极30位于所述源电极29的两端。鉴于栅电压与源电压之间的电压差比较小，为提高器件稳定性，在本实施例中，所述栅电极28位于所述源电极29的两端，所述背面电极30位于所述漏电极31的两端。
如图16～图17所示，在所述源金属插指26延长的一端制备多边形的源电极29，如图16所示，在本实施例中，所述源电极29为等腰梯形结构。在所述漏金属插指27延长的一端制备多边形的漏电极31，如图16所示，在本实施例中，所述漏电极31为等腰梯形结构，与所述源电极29对称设置。如图16所示，所述栅电极28为三角形结构，制备于所述源电极29的两端，与所述源电极29构成矩形区域。如图17所示，所述栅电极28通过所述钝化层25中的通孔与下层的栅金属插指24连接。如图17所示，所述背面电极30制备于所述氮化镓晶体21的下表面，并从所述氮化镓晶体21的一侧引至所述氮化镓晶体21的上表面。如图16所示，引至所述氮化镓晶体21上表面的所述背面电极30为三角形结构，制备于所述漏电极31的两端，与所述漏电极31构成矩形区域。各电极做镶嵌设计，在保证电极面积的情况下有效减小了各电极对源、漏极金属插指布局的影响。
还包括步骤五S5：在各电极上形成金属桥及冷却基板37的倒装封装结构。
如图18～图19所示，冷却基板37及栅金属桥32、源金属桥33、背面金属桥34、漏金属桥35分别位于上下层。
可利用焊接或键合等方法实现芯片的倒封装，可以直接将形成于冷却基板37上的金属桥和冷却基板37一起连接于各电极，也可以先将金属桥与各电极连接，然后将冷却基板37形成于所述金属桥上。
如图18～图19所示，在本实施例中，采用焊接的方法将形成于冷却基板37上的各金属桥与相对应的电极通过焊接金属36焊接到一起，各金属桥处于器件有源区22上方，但与有源区22不接触，以在保证金属桥宽度的情况下节省器件面积，同时，冷却基板37可以优化器件散热性能。
如图19～图20所示，本发明还提供一种高功率密度氮化镓器件，所述器件至少包括：高功率密度器件阵列，如图20所示，所述高功率密度器件阵列包括多个高功率密度器件单元，其中，如图19所示，所述高功率密度器件单元包括：
氮化镓晶片21；
相间分布于所述氮化镓晶片21有源区22上的欧姆接触23及栅金属插指24。
相间分布于所述欧姆接触23上的源金属插指26及漏金属插指27，相间分布的设置可充分利用所述源金属插指26及漏金属插指27，减少所述源金属插指26及漏金属插指27的数量。
介于所述源金属插指26、所述漏金属插指27与所述氮化镓晶片21、所述栅金属插指24之间的钝化层25。
制备于所述钝化层25上的源电极29，所述源电极29与所述源金属插指26连接，构成梳状结构；制备于所述钝化层25上的漏电极31，所述漏电极31与所述漏金属插指27连接，构成梳状结构；所述源电极29与所述漏电极31位于各金属插指的两端。
制备于所述钝化层25上的栅电极28，所述栅电极28通过所述钝化层25中的通孔与下层的栅金属插指24连接，所述栅电极28位于所述源电极29的两端。
制备于所述氮化镓晶片21下表面的背面电极30，所述背面电极30从所述氮化镓晶片21的侧面被引至所述钝化层25上，并位于所述漏电极31的两端。
如图20所示，所述高功率密度器件阵列的横向和纵向设置有划片道38，所述高功率密度器件单元通过划片道38分割。可以根据输出电流及功率的要求灵活设置各插指的长度，再依据产品输出的需求通过切片的方式取出所需要的器件单元矩阵。
如图1所示，所述氮化镓晶片21至少包括衬底11，形成于衬底11上的氮化镓层12，形成于所述氮化镓层12上的铝镓氮层13。
所述欧姆接触23与所述栅金属插指24平行设置，对应的各金属插指均在所述有源区22上平行设置，可以尽量减少各金属插指的宽度，相应的有源区22的比例明显增大。
所述源电极29与所述漏电极31的位置可以互换，鉴于栅电压与源电压之间的电压差比较小，为提高器件稳定性，在本实施例中，所述栅电极28位于所述源电极29的两端，所述背面电极30位于所述漏电极31的两端。
如图20所示，所述背面电极30镶嵌于所述漏电极31之间，所述栅电极28镶嵌于所述源电极29之间，在确保各电极面积的情况下，这种布置大大提高了版图上有源区22的布置面积，能尽可能提高有源区22的面积，进而提高晶片的利用率。
如图18～图19所示，还包括通过金属与各电极连接的金属桥。金属桥包括栅金属桥32、源金属桥33、背面金属桥34、漏金属桥35，各金属桥面积远远大于相应的电极的面积，各金属桥处于器件有源区22上方，但与有源区22不接触，以在保证金属桥宽度的情况下节省器件面积，进而提高有源区22的比例。
如图19所示，还包括覆盖于所述金属桥上的冷却基板37，冷却基板37可以优化器件散热性能。
本发明提出了世界上第一种高功率密度氮化镓器件设计结构，如图19～图20所示，该器件由高功率密度单元组成，每一个单元具有源、漏、栅和背面电极。在一个单元之内，源、漏电极为梯形布置，且长边处于相面对的方向，以尽量增大可以放置插指的有源区面积。
在源、漏电极两侧，放置多边形栅及背面电极，在保证电极面积的情况下减小对源、漏极放置插指的影响。
在源、漏极间为器件有源区，分布以源、漏及栅金属插指。插指长度和宽度由导通电流需求而定，以尽量减少器件的寄生参数。
基于高功率密度器件单元，可以根据输出电流及功率的要求灵活组成高性能氮化镓功率电子器件，如图20所示。在器件实际生产过程中，可以在氮化镓晶片表面密布高功率密度器件单元，再依据产品输出的需求通过切片的方式取出所需要的器件单元矩阵，然后通过倒装封装的方法形成产品。
相较于传统的氮化镓插指器件结构，高功率密度器件因引入了器件单元和矩阵的概念，可以将器件的有源区分散于各个单元之中，进而有效减小插指的长度和宽度，减少寄生效应。同时基于倒装的封装方法也有利于灵活排布各电极互联金属、提高器件的散热性能。
相比于岛式或桥式器件结构，由于高功率密度器件的插指均处于一个方向，故可以尽量减少源、漏电极的宽度，以增大有源区的比例。同时栅及背面电极由于嵌入了源、漏电极的间隔中，对器件有源区面积的影响可以忽略不计。因此高功率密度器件可以获得比岛式或桥式器件结构高得多的有效面积比例，进而增大器件功率密度。
以600V/20A氮化镓器件为例，表1比较了传统插指、岛式结构、桥式结构及本发明的高功率密度器件结构的性能。
| 插指结构 | 岛式结构 | 桥式结构 | 高功率密度结构 | |
| 源/漏插指总长 | 50mm | 50mm | 50mm | 50mm |
| 单根插指长度 | 2mm | 0.5mm | 0.5mm | 0.5mm |
| 插指数量 | 25 | 100 | 100 | 100 |
| 源/漏插指宽度 | 20μm | 5μm | 5μm | 5μm |
| 源/漏金属厚度 | 4μm | 4μm | 4μm | 4μm |
| 漂移区宽度 | 20μm | 20μm | 20μm | 20μm |
| 电极单位面积 | 1.5×0.5mm2 | 0.5×0.5mm2 | 0.5×0.5mm2 | 0.5×0.2mm2 |
| 电极数量 | 2 | 6 | 50 | 12 |
| 寄生电阻 | 2.8×10-2Ω | 0.7×10-2Ω | 0.7×10-2Ω | 0.7×10-2Ω |
| 有源区总面积 | 3mm2 | 1.5mm2 | 1.5mm2 | 1.5mm2 |
| 器件总面积 | 4.5mm2 | 3.75mm2 | 12.5mm2 | 2.7mm2 |
| 有源区比例 | 67％ | 40％ | 12％ | 56％ |
表1
由表1可以看出，传统插指结构具有最高的有源区比例，但由于单根插指较长，器件寄生电阻及有源区总面积都比另外三种结构大，影响了器件性能的发挥。岛式结构及桥式结构因为单根插指长度较短，故寄生电阻及有源区总面积较小，但由于交错的电极排列限制了器件面积的利用效率。本发明的高功率密度器件结构在相同条件下具有最小的寄生电阻(0.7×10-2Ω)和最小的器件面积(2.7mm2)，在性能上具有明显的优势。
综上所述，本发明提供一种高功率密度氮化镓器件的制造方法，至少包括以下步骤：首先，提供氮化镓晶片，在所述氮化镓晶片的上表面定义有源区；其次，在所述有源区上制备相间分布的欧姆接触及栅金属插指，所述欧姆接触及所述栅金属插指平行设置；然后，在上述结构上形成带有矩形窗口的钝化层，所述矩形窗口用于露出所述欧姆接触；并在所述欧姆接触上制备相间分布的源金属插指及漏金属插指；最后，在所述钝化层上制备源电极及漏电极，所述源电极及所述漏电极分别位于所述源金属插指及所述漏金属插指的两端；在所述源电极的两端制备栅电极，所述栅电极通过所述钝化层中的通孔与下层的栅金属插指连接；在所述氮化镓晶片的下表面制备背面电极，并将所述背面电极引至所述氮化镓晶片上表面的所述漏电极的两端。
所述方法制造的高功率密度氮化镓器件为世界上首次提出的单元化插指矩阵高功率密度氮化镓器件结构，在高功率密度氮化镓器件单元矩阵中，源电极与漏电极在水平面一个方向上交替排列，高功率密度氮化镓器件有源区及插指处于交替的源漏电极间；在水平面上，与源、漏电极长边平行的方向插指布置方式相同，与源、漏电极长边垂直的方向插指布置方向相反，以节省源电极、漏电极的数量；栅电极放置于源电极间歇中，背面电极放置于漏电极间歇中，以扩大器件有源区面积；多边形的源、漏、栅及背面电极，以保证足够的电极面积且不影响有源区布置插指；在高功率密度氮化镓器件正面，通过倒装的方式将源、漏、栅及背面电极与源、漏、栅及背面金属桥连接。各金属桥可处于器件有源区上方，但与有源区不接触，以在保证金属桥宽度的情况下节省器件面积；源、漏、栅及背面金属桥将冷却基板与高功率密度氮化镓连接，以优化器件散热性能；在氮化镓晶片背面淀积金属，且与背面电极通过通孔连接，以形成背面接触，利于器件工作稳定性及背面散热；在高功率密度氮化镓器件各单元间布置划片道，可根据输出功率及电流需求灵活划出所需要的器件单元矩阵，并进行倒装封装，以满足产品需要。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (12)
1.一种高功率密度氮化镓器件的制造方法，其特征在于，所述制造方法至少包括以下步骤：
步骤一：提供氮化镓晶片，在所述氮化镓晶片的上表面定义有源区；
步骤二：在所述有源区上制备相间分布的欧姆接触及栅金属插指，所述欧姆接触及所述栅金属插指平行设置；
步骤三：在上述结构上形成带有矩形窗口的钝化层，所述矩形窗口用于露出所述欧姆接触；并在所述欧姆接触上制备相间分布的源金属插指及漏金属插指；
步骤四：在所述钝化层上制备用于引出各所述源金属插指的源电极及用于引出各所述漏金属插指的漏电极，所述源电极及所述漏电极分别位于各所述源金属插指及各所述漏金属插指的两端；在所述源电极的两端制备栅电极，所述栅电极通过所述钝化层中的通孔与下层的各栅金属插指连接；制备背面电极，所述背面电极形成于所述氮化镓晶片的下表面且被引至所述氮化镓晶片上表面的漏电极的两端。
2.根据权利要求1所述的高功率密度氮化镓器件的制造方法，其特征在于：步骤一中定义有源区的方法为刻蚀铝镓氮/氮化镓异质结以去除隔离区沟道或者离子注入F、O、N等离子进入隔离区以耗尽沟道载流子。
3.根据权利要求1所述的高功率密度氮化镓器件的制造方法，其特征在于：还包括步骤五：在各电极上形成金属桥及冷却基板的倒装封装结构。
4.根据权利要求3所述的高功率密度氮化镓器件的制造方法，其特征在于：利用焊接或键合等方法实现芯片的倒封装。
5.根据权利要求3所述的高功率密度氮化镓器件的制造方法，其特征在于：可以直接将形成于冷却基板上的金属桥和冷却基板一起连接于各电极，也可以先将金属桥与各电极连接，然后将冷却基板形成于所述金属桥上。
6.一种高功率密度氮化镓器件，其特征在于，所述高功率密度氮化镓器件至少包括：高功率密度器件阵列，所述高功率密度器件阵列包括多个高功率密度器件单元，其中，所述高功率密度器件单元包括：
氮化镓晶片；
相间分布于所述氮化镓晶片有源区上的欧姆接触及栅金属插指；
相间分布于所述欧姆接触上的源金属插指及漏金属插指；
介于所述源金属插指、所述漏金属插指与所述氮化镓晶片、所述栅金属插指之间的钝化层；
制备于所述钝化层上的源电极，所述源电极与各所述源金属插指连接，构成梳状结构；制备于所述钝化层上的漏电极，所述漏电极与各所述漏金属插指连接，构成梳状结构，所述源电极与所述漏电极分别位于金属插指的两端；
制备于所述钝化层上的栅电极，所述栅电极通过所述钝化层中的通孔与下层的栅金属插指连接，所述栅电极位于所述源电极的两端；
制备于所述氮化镓晶片下表面的背面电极，所述背面电极从所述氮化镓晶片的侧面被引至所述钝化层上，并位于所述漏电极的两端。
7.根据权利要求6所述的高功率密度氮化镓器件，其特征在于：所述高功率密度器件阵列的横向和纵向设置有划片道，所述高功率密度器件单元通过划片道分割。
8.根据权利要求6所述的高功率密度氮化镓器件，其特征在于：所述氮化镓晶片至少包括衬底，形成于衬底上的氮化镓层，形成于所述氮化镓层上的铝镓氮层。
9.根据权利要求6所述的高功率密度氮化镓器件，其特征在于：所述欧姆接触与所述栅金属插指平行设置。
10.根据权利要求6所述的高功率密度氮化镓器件，其特征在于：所述源电极与所述漏电极的位置可以互换。
11.根据权利要求6所述的高功率密度氮化镓器件，其特征在于：还包括通过金属与各电极连接的金属桥。
12.根据权利要求11所述的高功率密度氮化镓器件，其特征在于：还包括覆盖于所述金属桥上的冷却基板。
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