一种用于GaN器件的P型接触层制作方法和垂直GaN器件与流程

本发明涉及垂直gan器件，具体涉及一种用于gan器件的p型接触层制作方法和垂直gan器件。

背景技术：

1、随着gan材料生长技术的提高，垂直gan基场效应管的研究越迅速被推进。垂直gan器件由于拥有大饱和电流、高击穿电压和电流崩塌等优势，能很好的满足大功率开关的需求。

2、现有垂直gan器件的外延结构如图1所示，其包括衬底，衬底的顶面从下往上依次堆叠有u-gan层、n+gan层、ngan层、pgan层和n+gan层。对于垂直gan器件而言，需要形成p型接触，但是现有垂直gan器件的外延结构的p接触层即p gan层被掩盖在外延结构中，很难对pgan层进行活化处理。

技术实现思路

1、鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种用于gan器件的p型接触层制作方法和垂直gan器件，所要解决的技术问题是现有垂直gan器件的外延结构的pgan层被掩盖在外延层中，很难对其进行活化处理。

2、为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了如下技术方案：一种用于gan器件的p型接触层制作方法，包括如下步骤：

3、s1：在mocvd反应器中制作外延结构，具体如下：在衬底的顶面从下往上依次制作层叠的u-gan层、n+gan层和n-gan层；

4、s2：在n-gan层的顶面制作掩膜层；

5、s3：先对掩膜层进行刻蚀，在掩膜层上制作导向槽；然后沿着导向槽刻蚀n-gan层，在n-gan层上制作沉积槽；

6、s4：在沉积槽进行pgan生长，制作pgan层，所述pgan层的高度高于所述掩膜层的高度；

7、s5：将所述衬底从所述mocvd中取出，然后使用离子注入机在所述pgan层的顶面注入n型离子，形成n离子注入区。

8、在某种实施方式中，步骤s1中在衬底的顶面制作u-gan层的步骤如下：在mocvd反应器内的温度为1050～1100℃时，以10～40slm的流量向mocvd反应器中通入n2、以100～150slm的流量向mocvd反应器中通入h2、以50～80slm的流量向mocvd反应器中通入nh3和以300～800sccm的流量向mocvd反应器中通入tmga来生长厚度在2um～2.5um的u-gan层；

9、步骤s1中在u-gan层的顶面制作n+gan层的步骤如下：在mocvd反应器内的温度为1050～1100℃时，以40～70slm的流量向mocvd反应器中通入n2、以100～150slm的流量向mocvd反应器中通入h2、以30～70slm的流量向mocvd反应器中通入nh3和以500～800sccm的流量向mocvd反应器中通入tmga来生长厚度在1.5um～2um的n+gan层；

10、步骤s1中在n+gan层的顶面制作n-gan层的步骤如下：在mocvd反应器内的温度为1050～1100℃时，以40～70slm的流量向mocvd反应器中通入n2、以100～150slm的流量向mocvd反应器中通入h2、以30～70slm的流量向mocvd反应器中通入nh3和以100～300sccm的流量向mocvd反应器中通入tmga来生长厚度在7um～10um的n-gan层。

11、在某种实施方式中，步骤s2中制作掩膜层用到的材质是sio2或者si3n4。

12、在某种实施方式中，步骤s3中刻蚀掩膜层的过程如下：先在掩膜层的顶面制作光刻胶层；然后在光刻胶层上定义导向槽的开口区域；接着沿着开口刻蚀掩膜层，并以n-gan层作为刻蚀停止层；刻蚀完成后去除所述光刻胶层；

13、步骤s3中刻蚀n-gan层的过程如下：通过干法刻蚀工艺沿着导向槽刻蚀n-gan层，在n-gan层上形成沉积槽。

14、在某种实施方式中，步骤s4中制作pgan层的过程如下：在mocvd反应器内的温度为1000～1100℃时，以50～80slm的流量向mocvd反应器中通入n2、以100～150slm的流量向mocvd反应器中通入h2、以30～70slm的流量向mocvd反应器中通入nh3、以100～300sccm的流量向mocvd反应器中通入tmga和以200～600slm的流量向mocvd反应器中通入cp2mg来生长厚度在500nm～800nm的pgan层。

15、在某种实施方式中，步骤s4中制作的pgan层为倒梯形状。

16、在某种实施方式中，步骤s5中制作n离子注入区的过程如下：步骤s5中制作n离子注入区的过程如下：通过离子注入机向pgan层的表面注入离子，在离子注入完成后通过退火工艺来激活离子。

17、第二方面，本发明提供了一种垂直gan器件，包括从下往上依次层叠的衬底、u-gan层、n+gan层、n-gan层和掩膜层，所述n-gan层和掩膜层上设有pgan层，所述pgan层的高度高于所述掩膜层，所述pgan层的顶面向内设有n离子注入区。

18、本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：本发明通过在n-gan层生长完成后在n-gan层上制作掩膜层，然后依次刻蚀掩膜层和n-gan层，从而在n-gan层上制作沉积槽，最后在沉积槽中制作pgan层以及在pgan层上注入离子，从而能有效解决现有垂直gan器件的pgan层被掩盖在外延结构内而无法被活化的问题；另外本发明是在位生长pgan层，易于控制。

技术特征：

1.一种用于gan器件的p型接触层制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种用于gan器件的p型接触层制作方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的一种用于gan器件的p型接触层制作方法，其特征在于，步骤s2中制作掩膜层用到的材质是sio2或者si3n4。

4.根据权利要求1所述的一种用于gan器件的p型接触层制作方法，其特征在于，步骤s3中刻蚀掩膜层的过程如下：先在掩膜层的顶面制作光刻胶层；然后在光刻胶层上定义导向槽的开口区域；接着沿着开口刻蚀掩膜层，并以n-gan层作为刻蚀停止层；刻蚀完成后去除所述光刻胶层；

5.根据权利要求1所述的一种用于gan器件的p型接触层制作方法，其特征在于，步骤s4中制作pgan层的过程如下：在mocvd反应器内的温度为1000～1100℃时，以50～80slm的流量向mocvd反应器中通入n2、以100～150slm的流量向mocvd反应器中通入h2、以30～70slm的流量向mocvd反应器中通入nh3、以100～300sccm的流量向mocvd反应器中通入tmga和以200～600slm的流量向mocvd反应器中通入cp2mg来生长厚度在500nm～800nm的pgan层。

6.根据权利要求1所述的一种用于gan器件的p型接触层制作方法，其特征在于，步骤s4中制作的pgan层为倒梯形状。

7.根据权利要求1所述的一种用于gan器件的p型接触层制作方法，其特征在于，步骤s5中制作n离子注入区的过程如下：通过离子注入机向pgan层的表面注入离子，在离子注入完成后通过退火工艺来激活离子。

8.一种垂直gan器件，其特征在于，包括从下往上依次层叠的衬底、u-gan层、n+gan层、n-gan层和掩膜层，所述n-gan层和掩膜层上设有pgan层，所述pgan层的高度高于所述掩膜层，所述pgan层的顶面向内设有n离子注入区。

技术总结
本发明涉及垂直GaN器件技术领域，公开了一种用于GaN器件的P型接触层制作方法和垂直GaN器件，本发明的方法通过在n‑GaN层生长完成后在n‑GaN层上制作掩膜层，然后依次刻蚀掩膜层和n‑GaN层，从而在n‑GaN层上制作沉积槽，最后在沉积槽中制作PGaN层以及在PGaN层上注入离子，从而能有效解决现有垂直GaN器件的PGaN层被掩盖在外延结构内而无法被活化的问题；另外本发明是在位生长PGaN层，易于控制。

技术研发人员：祝庆,冯文军
受保护的技术使用者：福州镓谷半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15