CN117912946A - 一种功率器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率器件及其制备方法，制备方法包括：在衬底的一侧形成沟道层；在沟道层远离衬底的一侧形成势垒层；在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个栅极结构；其中，栅极结构覆盖部分势垒层；在栅极结构远离势垒层的一侧形成绝缘层；在绝缘层远离栅极结构的一侧形成第一金属层；刻蚀绝缘层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层；其中，第二金属层覆盖第一金属层以及源极通孔的侧壁、栅极通孔的侧壁和漏极通孔的侧壁；形成源极金属、栅极金属和漏极金属。本发明可以简化制备工艺，提高器件的可靠性，降低成本。

Description

一种功率器件及其制备方法

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种功率器件及其制备方法。

背景技术

现有的功率器件栅极金属、源极金属和漏极金属是分别形成的，需要先做源极金属和漏极金属，再做栅极金属；源极金属和漏极金属都需经过开孔、金属沉积，以及金属连线的图形化工艺，栅极金属连线同样需要再经历一次开孔、金属沉积，以及金属连线的图形化工艺，需要采用至少四张掩膜板才能形成，制备工艺复杂，成本较高。且源极金属、漏极金属和栅极金属之间的相对距离存在对准度偏移（OVL shift）的问题，良率和可靠性降低。并且源极和漏极在形成过程中采用的先沉积的金属离子，在金属侧壁没有有效的保护，在后续的热处理过程中容易扩散，降低器件的可靠性。

发明内容

本发明提供了一种功率器件及其制备方法，可以简化制备工艺，提高器件的可靠性，降低成本。

根据本发明的一方面，提供了一种功率器件的制备方法，包括：

在衬底的一侧形成沟道层；

在沟道层远离衬底的一侧形成势垒层；

在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个栅极结构；其中，栅极结构覆盖部分势垒层；

在栅极结构远离势垒层的一侧形成绝缘层；

在绝缘层远离栅极结构的一侧形成第一金属层；

刻蚀绝缘层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；其中，栅极通孔贯穿至栅极结构；源极通孔贯穿至势垒层；漏极通孔贯穿至势垒层；

在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层；其中，第二金属层覆盖源极通孔的侧壁、栅极通孔的侧壁和漏极通孔的侧壁；

形成源极金属、栅极金属和漏极金属；其中，源极金属由源极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，栅极金属由栅极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，漏极金属由漏极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面。

可选的，在栅极结构远离势垒层的一侧形成绝缘层，包括：

在栅极结构远离势垒层的一侧形成应力层；应力层覆盖栅极结构和势垒层未设置栅极结构的区域；

在应力层远离栅极结构的一侧形成第一钝化层；

在第一钝化层远离应力层的一侧形成第二钝化层；

在应力层远离栅极结构的一侧形成第一钝化层之后，还包括：

在第一钝化层远离应力层的一侧形成第一场板；第一场板在衬底上的垂直投影与栅极结构在衬底上的垂直投影不重叠。

可选的，形成源极金属、栅极金属和漏极金属的同时，还包括：

形成第二场板；其中，第二场板在第一场板上的垂直投影覆盖部分第一场板，且第二场板向第一场板远离栅极结构的方向延伸；

第二场板的材料与源极金属的材料相同。

可选的，形成源极金属、栅极金属和漏极金属之后，还包括：

在栅极金属远离第二钝化层的一侧形成第三钝化层；

在第三钝化层远离栅极金属的一侧形成至少两个第三场板；其中，至少一个第三场板在栅极金属的垂直投影覆盖部分栅极金属，且延伸至栅极金属与第二场板之间的第三钝化层的表面；至少一个第三场板在第二场板的垂直投影覆盖部分第二场板，且延伸至第二场板远离栅极结构的第三钝化层的表面；

在第三场板远离第三钝化层的一侧形成第四钝化层；

刻蚀第四钝化层、第三钝化层和第二钝化层，形成第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔；第一通孔贯穿至栅极金属，第二通孔贯穿至漏极金属，第三通孔贯穿至源极金属，第四通孔贯穿至第一场板，第五通孔贯穿至第二场板，第六通孔贯穿至第三场板；

在第一通孔内形成栅极金属连线，在第二通孔内形成漏极金属连线，在第三通孔内形成源极金属连线，在第四通孔内形成第一场板金属连线，在第五通孔内形成第二场板金属连线和在第六通孔内形成第三场板金属连线。

可选的，刻蚀绝缘层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔，包括：

在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第一光刻胶；

采用第一掩膜板图案化第一光刻胶；

刻蚀应力层、第一钝化层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；

去除第一光刻胶。

可选的，在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层，包括：

在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层；

去除源极通孔、栅极通孔和漏极通孔底部的第二金属层，以及第一金属层远离绝缘层上的第二金属层，使源极通孔底部暴露势垒层，栅极通孔底部暴露栅极结构，漏极通孔底部暴露势垒层。

可选的，形成源极金属、栅极金属和漏极金属，包括：

形成电极金属层；电极金属层覆盖第一金属层、第二金属层和部分栅极结构；

在电极金属层远离第二金属层的一侧形成第二光刻胶；

采用第二掩膜板图案化第二光刻胶；

刻蚀电极金属层、第一金属层、第二金属层和绝缘层，形成源极金属、栅极金属和漏极金属；

去除第二光刻胶。

可选的，形成电极金属层，包括：

形成过渡层；过渡层覆盖第一金属层和第二金属层；

在过渡层远离第二金属层的一侧形成导电层，即电极金属层包括过渡层和导电层。

可选的，在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个栅极结构，包括：

在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个掺杂的氮化物半导体层；掺杂的氮化物半导体层覆盖部分势垒层；

在掺杂的氮化物半导体层远离势垒层的一侧形成至少一个栅极；其中，每一栅极对应一个掺杂的氮化物半导体层，栅极覆盖部分掺杂的氮化物半导体层。

可选的，第一金属层和第二金属层的材料包括氮化钛；

过渡层的材料包括钛、钛硅合金、钛铝合金和钛镍合金中的任意一种；

导电层的材料包括铝硅合金、铝铜合金和铜镍合金中的任意一种。

根据本发明的另一方面，提供了一种功率器件，包括：

衬底和沟道层，沟道层位于衬底的一侧；

势垒层，势垒层位于沟道层远离衬底的一侧；

至少一个栅极结构，至少一个栅极结构位于在势垒层远离沟道层的表面；栅极结构覆盖部分势垒层；

绝缘层，绝缘层位于栅极结构远离势垒层的一侧；

第一金属层，第一金属层位于绝缘层远离栅极结构的一侧；绝缘层和第一金属层包括源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；栅极通孔贯穿绝缘层和第一金属层至栅极结构；源极通孔贯穿绝缘层和第一金属层至势垒层；漏极通孔贯穿绝缘层和第一金属层至势垒层；

第二金属层，第二金属层位于第一金属层远离绝缘层的一侧，第二金属层覆盖源极通孔的侧壁、栅极通孔的侧壁和漏极通孔的侧壁；

源极金属、栅极金属和漏极金属，源极金属由源极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，栅极金属由栅极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，漏极金属由漏极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面。

可选的，绝缘层包括应力层、第一钝化层和第二钝化层；应力层位于栅极结构远离势垒层的一侧，第一钝化层位于应力层远离栅极结构的一侧，第二钝化层位于第一钝化层远离应力层的一侧；

功率器件还包括：第一场板；第一场板位于第一钝化层和第二钝化层之间，第一场板在衬底上的垂直投影与栅极结构在衬底上的垂直投影不重叠。

可选的，功率器件还包括：

第二场板；其中，第二场板在第一场板上的垂直投影覆盖部分第一场板，且第二场板向第一场板远离栅极结构的方向延伸；

第二场板的材料与源极金属的材料相同。

可选的，功率器件还包括：

第三钝化层，第三钝化层位于栅极金属远离第二钝化层的一侧；

至少两个第三场板，至少两个第三场板位于第三钝化层远离栅极金属的一侧；其中，至少一个第三场板在栅极金属的垂直投影覆盖部分栅极金属，且延伸至栅极金属与第二场板之间的第三钝化层的表面；至少一个第三场板在第二场板的垂直投影覆盖部分第二场板，且延伸至第二场板远离栅极结构的第三钝化层的表面；

第四钝化层，第四钝化层位于第三场板远离第三钝化层的一侧；第四钝化层、第三钝化层和第二钝化层包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔；第一通孔贯穿第四钝化层和第三钝化层至栅极金属，第二通孔贯穿第四钝化层和第三钝化层至漏极金属，第三通孔第四钝化层和第三钝化层贯穿至源极金属，第四通孔贯穿第四钝化层、第三钝化层和第二钝化层至第一场板，第五通孔贯穿第四钝化层和第三钝化层至第二场板，第六通孔贯穿第四钝化层至第三场板；

栅极金属连线、漏极金属连线、源极金属连线、第一场板金属连线、第二场板金属连线和第三场板金属连线；栅极金属连线位于第一通孔内，漏极金属连线位于第二通孔内，源极金属连线位于第三通孔内；第一场板金属连线位于第四通孔内，第二场板金属连线位于第五通孔内，第三场板金属连线位于第六通孔内。

可选的，源极金属、栅极金属和漏极金属均包括过渡层和导电层；过渡层覆盖第一金属层和第二金属层；导电层位于过渡层远离第二金属层的一侧。

可选的，栅极结构包括掺杂的氮化物半导体层和栅极；掺杂的氮化物半导体层位于势垒层远离沟道层的表面，掺杂的氮化物半导体层覆盖部分势垒层；栅极位于掺杂的氮化物半导体层远离势垒层的一侧，每一栅极对应一个掺杂的氮化物半导体层，栅极覆盖部分掺杂的氮化物半导体层。

本发明实施例技术方案提供的功率器件的制备方法包括：在衬底的一侧形成沟道层；在沟道层远离衬底的一侧形成势垒层；在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个栅极结构；其中，栅极结构覆盖部分势垒层；在栅极结构远离势垒层的一侧形成绝缘层；在绝缘层远离栅极结构的一侧形成第一金属层；刻蚀绝缘层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；其中，栅极通孔贯穿至栅极结构；源极通孔贯穿至势垒层；漏极通孔贯穿至势垒层；在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层；其中，第二金属层覆盖源极通孔的侧壁、栅极通孔的侧壁和漏极通孔的侧壁；形成源极金属、栅极金属和漏极金属；其中，源极金属由源极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，栅极金属由栅极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，漏极金属由漏极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面。第二金属层可以在后续制备源极金属、栅极金属和漏极金属时，避免源极金属、栅极金属和漏极金属中的金属离子在侧壁扩散，造成器件短路，提高器件的可靠性。漏极金属与源极金属和栅极金属同时制备，可以降低工艺成本，节省工艺时间，简化工艺步骤，且不存在对准度偏移问题，可以提高器件的良率和可靠性；漏极金属与源极金属和栅极金属同时制备，使用的材料均相同，可以便于沉积材料的管控，降低成本。

应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种功率器件的制备方法的流程图。

图2是本发明实施例提供的一种功率器件的中间结构示意图。

图3是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图4是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图5是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图6是本发明实施例提供的一种功率器件的结构示意图。

图7是图1中S140的细化流程图。

图8是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图9是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图10是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图11是本发明实施例提供的又一种功率器件的制备方法的流程图。

图12是本发明实施例提供的又一种功率器件的结构示意图。

图13是本发明实施例提供的又一种功率器件的结构示意图。

图14还是图1中S160的细化流程图。

图15还是图1中S180的细化流程图。

图16是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图17是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图18是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图19是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

图20是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明实施例提供了一种功率器件的制备方法，图1是本发明实施例提供的一种功率器件的制备方法的流程图，参考图1，制备方法包括：

S110、在衬底的一侧形成沟道层。

其中，衬底可以是硅衬底或者是碳化硅衬底；沟道层的材料可以是氮化镓材料。图2是本发明实施例提供的一种功率器件的中间结构示意图，参考图2，在衬底10的一侧外延生长沟道层20。

S120、在沟道层远离衬底的一侧形成势垒层。

其中，势垒层的材料可以是AlGaN。参考图2，在沟道层20远离衬底10的一侧生长势垒层30。

S130、在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个栅极结构；其中，栅极结构覆盖部分势垒层。

其中，参考图2，在势垒层30远离沟道层20的表面形成至少一个栅极结构40，栅极结构40包括掺杂的氮化物半导体41和栅极42。掺杂的氮化物半导体41可以为P型氮化镓层，栅极的材料可以是氮化钛。

S140、在栅极结构远离势垒层的一侧形成绝缘层。

其中，图3是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图，参考图3，在栅极结构40远离势垒层30的一侧形成绝缘层50，绝缘层50可以包括应力层51、第一钝化层52和第二钝化层53。应力层51的材料可以为氮化铝；第一钝化层52和第二钝化层53的材料可以为氮化硅或者是氧化硅。

S150、在绝缘层远离栅极结构的一侧形成第一金属层。

其中，参考图3，在绝缘层50远离栅极结构40的一侧形成第一金属层60。第一金属层60的材料可以是氮化钛。

S160、刻蚀绝缘层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；其中，栅极通孔贯穿至栅极结构；源极通孔贯穿至势垒层；漏极通孔贯穿至势垒层。

其中，参考图3，刻蚀第一金属层60，刻蚀后的第一金属层60为第一金属层60的最终形状，可以通过第一掩膜板刻蚀绝缘层50和第一金属层60，形成源极通孔72、栅极通孔71和漏极通孔，之后再进行清洗。漏极通孔在图3中未示出，图3仅示例性的展示了部分器件结构。

S170、在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层；其中，第二金属层覆盖源极通孔的侧壁、栅极通孔的侧壁和漏极通孔的侧壁。

其中，第二金属层的结构为氮化钛；图4是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图，参考图4，在第一金属层60远离绝缘层50的一侧沉积第二金属层80，此时第二金属层80覆盖第一金属层60，以及源极通孔72、栅极通孔71和漏极通孔；刻蚀掉源极通孔72、栅极通孔71和漏极通孔的底部以及第一金属层60表面的第二金属层80，形成最终的第二金属层80的结构，图5是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图，参考图5，图5中的第二金属层80为最终的第二金属层80的结构。第二金属层80可以在后续制备源极金属、栅极金属和漏极金属时，避免源极金属、栅极金属和漏极金属中的金属离子在侧壁扩散，造成器件短路，提高器件的可靠性。

S180、形成源极金属、栅极金属和漏极金属；其中，源极金属由源极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，栅极金属由栅极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，漏极金属由漏极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面。

其中，图6是本发明实施例提供的一种功率器件的结构示意图，参考图6，先沉积电极金属，然后通过第二掩膜板刻蚀后形成源极金属91、栅极金属92和漏极金属，之后进行清洗；漏极金属在图6中未示出，但漏极金属与源极金属91和栅极金属92同时制备，可以降低工艺成本，节省工艺时间，简化工艺步骤；在现有技术中，先做源极金属91和漏极金属，再做栅极金属92，再做栅极金属92时，设备在打孔时会发生对准位置的偏移，造成对准度偏移问题，可能会使得源极金属91距离栅极金属较近，窗口较小，使得器件的良率和可靠性降低，而本发明实施例同时制备源极金属91、栅极金属92和漏极金属，源极金属91和栅极金属92之间的距离可以通过预先设定，窗口较大，不存在对准度偏移问题，可以提高器件的良率和可靠性。栅极金属92、源极金属91和漏极金属同时形成，使用的材料均相同，可以便于沉积材料的管控，降低成本。本发明实施例仅在形成源极通孔72、栅极通孔71和漏极通孔时使用第一掩膜板，在形成源极金属91、栅极金属92和漏极金属时使用第二掩膜板，仅用两张掩膜板就可以形成，可以简化制备工艺，降低生产成本。

本发明实施例技术方案提供的功率器件的制备方法包括：在衬底的一侧形成沟道层；在沟道层远离衬底的一侧形成势垒层；在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个栅极结构；其中，栅极结构覆盖部分势垒层；在栅极结构远离势垒层的一侧形成绝缘层；在绝缘层远离栅极结构的一侧形成第一金属层；刻蚀绝缘层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；其中，栅极通孔贯穿至栅极结构；源极通孔贯穿至势垒层；漏极通孔贯穿至势垒层；在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层；其中，第二金属层覆盖源极通孔的侧壁、栅极通孔的侧壁和漏极通孔的侧壁；形成源极金属、栅极金属和漏极金属；其中，源极金属由源极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，栅极金属由栅极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，漏极金属由漏极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面。第二金属层可以在后续制备源极金属、栅极金属和漏极金属时，避免源极金属、栅极金属和漏极金属中的金属离子在侧壁扩散，造成器件短路，提高器件的可靠性。漏极金属与源极金属和栅极金属同时制备，可以降低工艺成本，节省工艺时间，简化工艺步骤，且不存在对准度偏移问题，可以提高器件的良率和可靠性；漏极金属与源极金属和栅极金属同时制备，使用的材料均相同，可以便于沉积材料的管控，降低成本。

可选的，图7是图1中S140的细化流程图，S140、在栅极结构远离势垒层的一侧形成绝缘层，包括：

S141、在栅极结构远离势垒层的一侧形成应力层；应力层覆盖栅极结构和势垒层未设置栅极结构的区域。

其中，图8是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图，参考图8，应力层51的材料可以是氮化铝。应力层51覆盖栅极结构40和势垒层30未设置栅极结构40的区域，应力层51可以提高器件的应力，提高器件的二维电子气浓度。

S142、在应力层远离栅极结构的一侧形成第一钝化层。

其中，图9是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图，参考图9，在应力层51远离栅极结构40的一侧形成第一钝化层52，第一钝化层52的材料可以是氮化硅或者是氧化硅。

S143、在第一钝化层远离应力层的一侧形成第二钝化层。

其中，图10是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图，参考图10，在第一钝化层52远离应力层51的一侧沉积第二钝化层53，第二钝化层53的材料可以氮化硅或者是氧化硅。分别形成第一钝化层52和第二钝化层53主要用于后续制备场板，第一钝化层52和第二钝化层53起到绝缘的作用。

在应力层远离栅极结构的一侧形成第一钝化层之后，还包括：在第一钝化层远离应力层的一侧形成第一场板；第一场板在衬底上的垂直投影与栅极结构在衬底上的垂直投影不重叠。

其中，参考图10，在第一钝化层52远离应力层51的一侧形成第一场板100，第一场板100可以调节邻近栅极结构40一侧的电场，避免器件电场过大发生击穿。第一场板可以包括第一绝缘层101和金属层102，第一绝缘层101的材料可以是氮化硅，金属层102的材料可以是氮化钛。

可选的，形成源极金属、栅极金属和漏极金属的同时，还包括：形成第二场板；其中，第二场板在第一场板上的垂直投影覆盖部分第一场板，且第二场板向第一场板远离栅极结构的方向延伸；第二场板的材料与源极金属的材料相同。

其中，参考图6，第二场板103可以进一步调节电场，避免电场过大造成器件击穿。第二场板103与源极金属91、栅极金属92和漏极金属同时形成，并且均采用相同的材料，制备工艺简单，且能进一步降低薄膜沉积材料的管控，降低成本。

可选的，图11是本发明实施例提供的又一种功率器件的制备方法的流程图，参考图11，制备方法包括：

S210、在衬底的一侧形成沟道层。

S220、在沟道层远离衬底的一侧形成势垒层。

S230、在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个栅极结构；其中，栅极结构覆盖部分势垒层。

S240、在栅极结构远离势垒层的一侧形成绝缘层。

S250、在绝缘层远离栅极结构的一侧形成第一金属层。

S260、刻蚀绝缘层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；其中，栅极通孔贯穿至栅极结构；源极通孔贯穿至势垒层；漏极通孔贯穿至势垒层。

S270、在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层；其中，第二金属层覆盖源极通孔的侧壁、栅极通孔的侧壁和漏极通孔的侧壁。

S280、形成源极金属、栅极金属和漏极金属；其中，源极金属由源极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，栅极金属由栅极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，漏极金属由漏极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面。

其中，S210-S280与S110-S180相同，具有相同的有益效果。

S290、在栅极金属远离第二钝化层的一侧形成第三钝化层。

其中，图12是本发明实施例提供的又一种功率器件的结构示意图，参考图12，在栅极金属92远离第二钝化层53的一侧形成第三钝化层104，起到绝缘保护的作用，第三钝化层104的材料可以是氧化硅也可以是氮化硅。

S300、在第三钝化层远离栅极金属的一侧形成至少两个第三场板；其中，至少一个第三场板在栅极金属的垂直投影覆盖部分栅极金属，且延伸至栅极金属与第二场板之间的第三钝化层的表面；至少一个第三场板在第二场板的垂直投影覆盖部分第二场板，且延伸至第二场板远离栅极结构的第三钝化层的表面。

其中，参考图12，在第三钝化层104远离栅极金属92的一侧形成至少两个第三场板105，第三场板105同样可以调节电场，避免器件电场过大发生击穿。在形成第三场板105前，还需要隔离技术形成隔离结构11，隔离结构11位于功率器件的两侧，用于避免多个器件共同工作时，发生串扰。

S310、在第三场板远离第三钝化层的一侧形成第四钝化层。

其中，图13是本发明实施例提供的又一种功率器件的结构示意图，参考图13，在第三场板105远离第三钝化层104的一侧形成第四钝化层106，之后在进行平坦化处理，第四钝化层106的作用起到绝缘保护的作用，第四钝化层106的材料可以为氮化硅或者氧化硅。

S320、刻蚀第四钝化层、第三钝化层和第二钝化层，形成第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔；第一通孔贯穿至栅极金属，第二通孔贯穿至漏极金属，第三通孔贯穿至源极金属，第四通孔贯穿至第一场板，第五通孔贯穿至第二场板，第六通孔贯穿至第三场板。

其中，参考图13，可以通过刻蚀工艺刻蚀第四钝化层106、第三钝化层104和第二钝化层53，形成第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔。

S320、在第一通孔内形成栅极金属连线，在第二通孔内形成漏极金属连线，在第三通孔内形成源极金属连线，在第四通孔内形成第一场板金属连线，在第五通孔内形成第二场板金属连线和在第六通孔内形成第三场板金属连线。

其中，参考图13，在通孔内填充金属材料，可以在第一通孔内形成栅极金属连线921，在第二通孔内形成漏极金属连线，第二通孔和漏极金属连线在图13中未示出，在第三通孔内形成源极金属连线911，在第四通孔内形成第一场板金属连线111，在第五通孔内形成第二场板金属连线112和在第六通孔内形成第三场板金属连线113，所有的金属连线均用于连接外部线路。

可选的，图14还是图1中S160的细化流程图，S160、刻蚀绝缘层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔，包括：

S161、在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第一光刻胶。

S162、采用第一掩膜板图案化第一光刻胶。

S163、刻蚀应力层、第一钝化层和第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔。

S164、去除第一光刻胶。

其中，采用第一掩膜板同时形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔，以便于后续同时制备形成源极金属、栅极金属和漏极金属。

可选的，在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层，包括：在第一金属层远离绝缘层的一侧形成第二金属层；去除源极通孔、栅极通孔和漏极通孔底部的第二金属层，以及第一金属层远离绝缘层上的第二金属层，使源极通孔底部暴露势垒层，栅极通孔底部暴露栅极结构，漏极通孔底部暴露势垒层。

其中，参考图4和图5，在形成第二金属层80后，仅通过刻蚀工艺就可以使得源极通孔、栅极通孔和漏极通孔的侧壁均覆盖第二金属层80，无需新增掩膜板，可以降低生产成本。

可选的，图15还是图1中S180的细化流程图，参考图15，S180、形成源极金属、栅极金属和漏极金属，包括：

S181、形成电极金属层；电极金属层覆盖第一金属层、第二金属层和部分栅极结构。

S182、在电极金属层远离第二金属层的一侧形成第二光刻胶。

S183、采用第二掩膜板图案化第二光刻胶。

S184、刻蚀电极金属层、第一金属层、第二金属层和绝缘层，形成源极金属、栅极金属和漏极金属。

S185、去除第二光刻胶。

其中，采用第二掩膜板同时形成源极金属、栅极金属和漏极金属。本发明实施例仅使用两张掩膜板就可以同时制备源极金属、栅极金属和漏极金属，可以简化工艺步骤，降低生产成本。

可选的，形成电极金属层，包括：形成过渡层；过渡层覆盖第一金属层和第二金属层；在过渡层远离第二金属层的一侧形成导电层，即电极金属层包括过渡层和导电层。

其中，参考图13，过渡层901和导电层902均通过沉积工艺形成；过渡层901的材料包括钛、钛硅合金、钛铝合金和钛镍合金中的任意一种；导电层902的材料包括铝硅合金、铝铜合金和铜镍合金中的任意一种，源极金属、栅极金属和漏极金属均包括过渡层和导电层。

可选的，在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个栅极结构，包括：在势垒层远离沟道层的表面形成至少一个掺杂的氮化物半导体层；掺杂的氮化物半导体层覆盖部分势垒层；在掺杂的氮化物半导体层远离势垒层的一侧形成至少一个栅极；其中，每一栅极对应一个掺杂的氮化物半导体层，栅极覆盖部分掺杂的氮化物半导体层。

其中，图16-图20是本发明实施例提供的又一种功率器件的中间结构示意图，参考图16，准备外延片晶圆，晶圆包括衬底10、沟道层20、势垒层30和掺杂的氮化物半导体层40；参考图17，沉积栅极42和钝化层01；参考图18，刻蚀钝化层01和栅极42，并进行清洗；参考图19和图20，通过栅极侧壁保护技术（Spacer）刻蚀掺杂的氮化物半导体层41，图20为刻蚀后的器件结构；去除钝化层01之后形成图2的结构。

可选的，第一金属层和第二金属层的材料包括氮化钛；过渡层的材料包括钛、钛硅合金、钛铝合金和钛镍合金中的任意一种；导电层的材料包括铝硅合金、铝铜合金和铜镍合金中的任意一种。

其中，上述材料工艺成熟，制备工艺简单。

本发明实施例在上述实施例的基础上还提供了一种功率器件，功率器件包括：

衬底和沟道层，沟道层位于衬底的一侧。

势垒层，势垒层位于沟道层远离衬底的一侧。

至少一个栅极结构，至少一个栅极结构位于在势垒层远离沟道层的表面；栅极结构覆盖部分势垒层。

绝缘层，绝缘层位于栅极结构远离势垒层的一侧。

第一金属层，第一金属层位于绝缘层远离栅极结构的一侧；绝缘层和第一金属层包括源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；栅极通孔贯穿绝缘层和第一金属层至栅极结构；源极通孔贯穿绝缘层和第一金属层至势垒层；漏极通孔贯穿绝缘层和第一金属层至势垒层。

第二金属层，第二金属层位于第一金属层远离绝缘层的一侧，第二金属层覆盖源极通孔的侧壁、栅极通孔的侧壁和漏极通孔的侧壁。

源极金属、栅极金属和漏极金属，源极金属由源极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，栅极金属由栅极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面，漏极金属由漏极通孔内部延伸至部分第一金属层远离衬底的表面。

可选的，绝缘层包括应力层、第一钝化层和第二钝化层；应力层位于栅极结构远离势垒层的一侧，第一钝化层位于应力层远离栅极结构的一侧，第二钝化层位于第一钝化层远离应力层的一侧。

功率器件还包括：第一场板；第一场板位于第一钝化层和第二钝化层之间，第一场板在衬底上的垂直投影与栅极结构在衬底上的垂直投影不重叠。

可选的，功率器件还包括：

第二场板；其中，第二场板在第一场板上的垂直投影覆盖部分第一场板，且第二场板向第一场板远离栅极结构的方向延伸。

第二场板的材料与源极金属的材料相同。

可选的，功率器件还包括：

第三钝化层，第三钝化层位于栅极金属远离第二钝化层的一侧。

至少两个第三场板，至少两个第三场板位于第三钝化层远离栅极金属的一侧；其中，至少一个第三场板在栅极金属的垂直投影覆盖部分栅极金属，且延伸至栅极金属与第二场板之间的第三钝化层的表面；至少一个第三场板在第二场板的垂直投影覆盖部分第二场板，且延伸至第二场板远离栅极结构的第三钝化层的表面。

第四钝化层，第四钝化层位于第三场板远离第三钝化层的一侧；第四钝化层、第三钝化层和第二钝化层包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔；第一通孔贯穿第四钝化层和第三钝化层至栅极金属，第二通孔贯穿第四钝化层和第三钝化层至漏极金属，第三通孔第四钝化层和第三钝化层贯穿至源极金属，第四通孔贯穿第四钝化层、第三钝化层和第二钝化层至第一场板，第五通孔贯穿第四钝化层和第三钝化层至第二场板，第六通孔贯穿第四钝化层至第三场板。

栅极金属连线、漏极金属连线、源极金属连线、第一场板金属连线、第二场板金属连线和第三场板金属连线；栅极金属连线位于第一通孔内，漏极金属连线位于第二通孔内，源极金属连线位于第三通孔内；第一场板金属连线位于第四通孔内，第二场板金属连线位于第五通孔内，第三场板金属连线位于第六通孔内。

可选的，源极金属、栅极金属和漏极金属均包括过渡层和导电层；过渡层覆盖第一金属层和第二金属层；导电层位于过渡层远离第二金属层的一侧。

可选的，栅极结构包括掺杂的氮化物半导体层和栅极；掺杂的氮化物半导体层位于势垒层远离沟道层的表面，掺杂的氮化物半导体层覆盖部分势垒层；栅极位于掺杂的氮化物半导体层远离势垒层的一侧，每一栅极对应一个掺杂的氮化物半导体层，栅极覆盖部分掺杂的氮化物半导体层。

本发明实施例提供的功率器件与本发明任意实施例提供的功率器件的制备方法具有相同的有益效果。应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。

上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

Claims (16)

1.一种功率器件的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底的一侧形成沟道层；

在所述沟道层远离所述衬底的一侧形成势垒层；

在所述势垒层远离所述沟道层的表面形成至少一个栅极结构；其中，所述栅极结构覆盖部分所述势垒层；

在所述栅极结构远离所述势垒层的一侧形成绝缘层；

在所述绝缘层远离所述栅极结构的一侧形成第一金属层；

刻蚀所述绝缘层和所述第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；其中，所述栅极通孔贯穿至所述栅极结构；所述源极通孔贯穿至所述势垒层；所述漏极通孔贯穿至所述势垒层；

在所述第一金属层远离所述绝缘层的一侧形成第二金属层；其中，所述第二金属层覆盖所述源极通孔的侧壁、所述栅极通孔的侧壁和所述漏极通孔的侧壁；

形成源极金属、栅极金属和漏极金属；其中，所述源极金属由所述源极通孔内部延伸至部分所述第一金属层远离所述衬底的表面，所述栅极金属由所述栅极通孔内部延伸至部分所述第一金属层远离所述衬底的表面，所述漏极金属由所述漏极通孔内部延伸至部分所述第一金属层远离所述衬底的表面。

2.根据权利要求1所述的功率器件的制备方法，其特征在于，在所述栅极结构远离所述势垒层的一侧形成绝缘层，包括：

在所述栅极结构远离所述势垒层的一侧形成应力层；所述应力层覆盖所述栅极结构和所述势垒层未设置所述栅极结构的区域；

在所述应力层远离所述栅极结构的一侧形成第一钝化层；

在所述第一钝化层远离所述应力层的一侧形成第二钝化层；

在所述应力层远离所述栅极结构的一侧形成第一钝化层之后，还包括：

在所述第一钝化层远离所述应力层的一侧形成第一场板；所述第一场板在所述衬底上的垂直投影与所述栅极结构在衬底上的垂直投影不重叠。

3.根据权利要求2所述的功率器件的制备方法，其特征在于，形成源极金属、栅极金属和漏极金属的同时，还包括：

形成第二场板；其中，所述第二场板在所述第一场板上的垂直投影覆盖部分所述第一场板，且所述第二场板向所述第一场板远离所述栅极结构的方向延伸；

所述第二场板的材料与所述源极金属的材料相同。

4.根据权利要求3所述的功率器件的制备方法，其特征在于，形成源极金属、栅极金属和漏极金属之后，还包括：

在所述栅极金属远离所述第二钝化层的一侧形成第三钝化层；

在所述第三钝化层远离所述栅极金属的一侧形成至少两个第三场板；其中，至少一个所述第三场板在所述栅极金属的垂直投影覆盖部分所述栅极金属，且延伸至所述栅极金属与所述第二场板之间的第三钝化层的表面；至少一个所述第三场板在所述第二场板的垂直投影覆盖部分所述第二场板，且延伸至所述第二场板远离所述栅极结构的第三钝化层的表面；

在所述第三场板远离所述第三钝化层的一侧形成第四钝化层；

刻蚀所述第四钝化层、所述第三钝化层和所述第二钝化层，形成第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔；所述第一通孔贯穿至所述栅极金属，所述第二通孔贯穿至所述漏极金属，所述第三通孔贯穿至所述源极金属，所述第四通孔贯穿至所述第一场板，所述第五通孔贯穿至所述第二场板，所述第六通孔贯穿至所述第三场板；

在所述第一通孔内形成栅极金属连线，在所述第二通孔内形成漏极金属连线，在所述第三通孔内形成源极金属连线，在所述第四通孔内形成第一场板金属连线，在所述第五通孔内形成第二场板金属连线和在所述第六通孔内形成第三场板金属连线。

5.根据权利要求4所述的功率器件的制备方法，其特征在于，刻蚀所述绝缘层和所述第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔，包括：

在所述第一金属层远离所述绝缘层的一侧形成第一光刻胶；

采用第一掩膜板图案化所述第一光刻胶；

刻蚀所述应力层、所述第一钝化层和所述第一金属层，形成源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；

去除第一光刻胶。

6.根据权利要求1所述的功率器件的制备方法，其特征在于，在所述第一金属层远离所述绝缘层的一侧形成第二金属层，包括：

在所述第一金属层远离所述绝缘层的一侧形成第二金属层；

去除所述源极通孔、栅极通孔和所述漏极通孔底部的所述第二金属层，以及第一金属层远离所述绝缘层上的第二金属层，使所述源极通孔底部暴露势垒层，所述栅极通孔底部暴露所述栅极结构，所述漏极通孔底部暴露势垒层。

7.根据权利要求1所述的功率器件的制备方法，其特征在于，形成源极金属、栅极金属和漏极金属，包括：

形成电极金属层；所述电极金属层覆盖所述第一金属层、所述第二金属层和部分栅极结构；

在所述电极金属层远离所述第二金属层的一侧形成第二光刻胶；

采用第二掩膜板图案化所述第二光刻胶；

刻蚀所述电极金属层、所述第一金属层、所述第二金属层和所述绝缘层，形成源极金属、栅极金属和漏极金属；

去除所述第二光刻胶。

8.根据权利要求7所述的功率器件的制备方法，其特征在于，形成电极金属层，包括：

形成过渡层；所述过渡层覆盖所述第一金属层和所述第二金属层；

在所述过渡层远离所述第二金属层的一侧形成导电层，即所述电极金属层包括所述过渡层和所述导电层。

9.根据权利要求1所述的功率器件的制备方法，其特征在于，在所述势垒层远离所述沟道层的表面形成至少一个栅极结构，包括：

在所述势垒层远离所述沟道层的表面形成至少一个掺杂的氮化物半导体层；所述掺杂的氮化物半导体层覆盖部分所述势垒层；

在所述掺杂的氮化物半导体层远离所述势垒层的一侧形成至少一个栅极；其中，每一所述栅极对应一个所述掺杂的氮化物半导体层，所述栅极覆盖部分所述掺杂的氮化物半导体层。

10.根据权利要求8所述的功率器件的制备方法，其特征在于：

所述第一金属层和所述第二金属层的材料包括氮化钛；

所述过渡层的材料包括钛、钛硅合金、钛铝合金和钛镍合金中的任意一种；

所述导电层的材料包括铝硅合金、铝铜合金和铜镍合金中的任意一种。

11.一种功率器件，其特征在于，包括：

衬底和沟道层，所述沟道层位于衬底的一侧；

势垒层，所述势垒层位于所述沟道层远离所述衬底的一侧；

至少一个栅极结构，所述至少一个栅极结构位于在所述势垒层远离所述沟道层的表面；所述栅极结构覆盖部分所述势垒层；

绝缘层，所述绝缘层位于所述栅极结构远离所述势垒层的一侧；第一金属层，所述第一金属层位于所述绝缘层远离所述栅极结构的一侧；所述绝缘层和所述第一金属层包括源极通孔、栅极通孔和漏极通孔；所述栅极通孔贯穿所述绝缘层和所述第一金属层至所述栅极结构；所述源极通孔贯穿所述绝缘层和所述第一金属层至所述势垒层；所述漏极通孔贯穿所述绝缘层和所述第一金属层至所述势垒层；

第二金属层，所述第二金属层位于所述第一金属层远离所述绝缘层的一侧，所述第二金属层覆盖所述源极通孔的侧壁、所述栅极通孔的侧壁和所述漏极通孔的侧壁；

源极金属、栅极金属和漏极金属，所述源极金属由所述源极通孔内部延伸至部分所述第一金属层远离所述衬底的表面，所述栅极金属由所述栅极通孔内部延伸至部分所述第一金属层远离所述衬底的表面，所述漏极金属由所述漏极通孔内部延伸至部分所述第一金属层远离所述衬底的表面。

12.根据权利要求11所述的功率器件，其特征在于：

所述绝缘层包括应力层、第一钝化层和第二钝化层；所述应力层位于所述栅极结构远离所述势垒层的一侧，所述第一钝化层位于所述应力层远离所述栅极结构的一侧，所述第二钝化层位于所述第一钝化层远离所述应力层的一侧；

所述功率器件还包括：第一场板；所述第一场板位于所述第一钝化层和所述第二钝化层之间，所述第一场板在所述衬底上的垂直投影与所述栅极结构在衬底上的垂直投影不重叠。

13.根据权利要求12所述的功率器件，其特征在于，还包括：

第二场板；其中，所述第二场板在所述第一场板上的垂直投影覆盖部分所述第一场板，且所述第二场板向所述第一场板远离所述栅极结构的方向延伸；

所述第二场板的材料与所述源极金属的材料相同。

14.根据权利要求13所述的功率器件，其特征在于，还包括：

第三钝化层，所述第三钝化层位于所述栅极金属远离所述第二钝化层的一侧；

至少两个第三场板，所述至少两个第三场板位于所述第三钝化层远离所述栅极金属的一侧；其中，至少一个所述第三场板在所述栅极金属的垂直投影覆盖部分所述栅极金属，且延伸至所述栅极金属与所述第二场板之间的第三钝化层的表面；至少一个所述第三场板在所述第二场板的垂直投影覆盖部分所述第二场板，且延伸至所述第二场板远离所述栅极结构的第三钝化层的表面；

第四钝化层，所述第四钝化层位于所述第三场板远离所述第三钝化层的一侧；所述第四钝化层、所述第三钝化层和所述第二钝化层包括第一通孔、第二通孔、第三通孔、第四通孔、第五通孔和第六通孔；所述第一通孔贯穿所述第四钝化层和所述第三钝化层至所述栅极金属，所述第二通孔贯穿所述第四钝化层和所述第三钝化层至所述漏极金属，所述第三通孔所述第四钝化层和所述第三钝化层贯穿至所述源极金属，所述第四通孔贯穿所述第四钝化层、所述第三钝化层和所述第二钝化层至所述第一场板，所述第五通孔贯穿所述第四钝化层和所述第三钝化层至所述第二场板，所述第六通孔贯穿所述第四钝化层至所述第三场板；

栅极金属连线、漏极金属连线、源极金属连线、第一场板金属连线、第二场板金属连线和第三场板金属连线；所述栅极金属连线位于所述第一通孔内，所述漏极金属连线位于所述第二通孔内，源极金属连线位于所述第三通孔内；所述第一场板金属连线位于所述第四通孔内，所述第二场板金属连线位于所述第五通孔内，所述第三场板金属连线位于所述第六通孔内。

15.根据权利要求11所述的功率器件，其特征在于：

源极金属、栅极金属和漏极金属均包括过渡层和导电层；所述过渡层覆盖所述第一金属层和所述第二金属层；所述导电层位于所述过渡层远离所述第二金属层的一侧。

16.根据权利要求11所述的功率器件，其特征在于：

所述栅极结构包括掺杂的氮化物半导体层和栅极；所述掺杂的氮化物半导体层位于所述势垒层远离所述沟道层的表面，所述掺杂的氮化物半导体层覆盖部分所述势垒层；所述栅极位于所述掺杂的氮化物半导体层远离所述势垒层的一侧，每一所述栅极对应一个所述掺杂的氮化物半导体层，所述栅极覆盖部分所述掺杂的氮化物半导体层。