功率半导体器件及其制备方法与流程

本公开涉及半导体，特别涉及一种功率半导体器件及其制备方法。

背景技术：

1、功率半导体器件，又称电力电子器件(power electronic device)，是一种用于进行功率处理的半导体器件，其具有处理高电压、大电流的能力。

2、相关技术中，功率半导体器件的制备方法包括：提供一衬底，然后采用金属有机化合物化学气相沉积(metal-organic chemical vapor deposition，mocvd)技术在衬底上依次形成第一缓冲层、第二缓冲层和器件层。

3、然而，采用mocvd技术在衬底上形成第一缓冲层和第二缓冲层时，对衬底的选择性较强，衬底的品质较差容易导致第一缓冲层和第二缓冲层产生翘曲，厚度不均匀，导致第一缓冲层和第二缓冲层的质量较差。然后在质量较差的第二缓冲层上形成器件层会影响器件层的质量，从而影响功率半导体器件的性能和可靠性。此外，采用mocvd技术形成第一缓冲层和第二缓冲层的生产速率较低，因此会影响功率半导体器件的产能和生产成本。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种功率半导体器件及其制备方法，能提高功率半导体器件的性能和可靠性，降低生产成本。所述技术方案如下：

2、一方面，提供了一种功率半导体器件的制备方法，包括：提供一衬底；采用物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)技术在所述衬底上依次形成第一缓冲层和第二缓冲层；采用金属有机化合物化学气相沉积技术在所述第二缓冲层上形成器件层。

3、可选地，所述第一缓冲层采用以下方式形成：采用物理气相沉积技术在所述衬底上形成第一子缓冲层，并对所述第一子缓冲层进行退火；采用物理气相沉积技术在退火后的所述第一子缓冲层上形成第二子缓冲层，得到所述第一缓冲层。

4、可选地，对所述第一子缓冲层进行退火时，退火的持续时间为20min至80min。

5、可选地，所述第二子缓冲层的厚度大于所述第一子缓冲层的厚度。

6、可选地，所述第一子缓冲层的厚度为1nm至10nm，所述第二子缓冲层的厚度为100nm至500nm。

7、可选地，所述第一子缓冲层和所述第二子缓冲层均采用射频溅射方式形成，射频溅射的功率为2000w至5000w。

8、可选地，所述第二缓冲层同时采用直流溅射和射频溅射方式形成，直流溅射的电压为150v至300v，射频溅射的功率为50w至500w。

9、可选地，所述方法还包括：在形成所述第一缓冲层之前，将所述衬底放入物理气相沉积设备中，通入ar和h2，对所述衬底进行第一次等离子体处理；通入n2，对所述衬底进行第二次等离子体处理。

10、可选地，所述第一次等离子体处理的持续时间为200s至400s，所述第二次等离子体处理的持续时间为100s至300s。

11、另一方面，提供了一种功率半导体器件，包括依次层叠的衬底、第一缓冲层、第二缓冲层和器件层，其中，所述第一缓冲层和所述第二缓冲层采用物理气相沉积技术形成；所述器件层采用金属有机化合物化学气相沉积技术形成。

12、本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

13、本公开实施例中，先采用pvd技术在衬底上依次形成第一缓冲层和第二缓冲层，由于与mocvd技术相比，pvd技术对衬底的选择性较弱，因此采用pvd技术在衬底上形成第一缓冲层和第二缓冲层，可以适用于大尺寸或各种品质的衬底，减少因衬底的品质较差而影响第一缓冲层和第二缓冲层的膜层质量的几率，减少第一缓冲层和第二缓冲层产生翘曲的几率，使得第一缓冲层和第二缓冲层的厚度更加均匀，从而有效提高第一缓冲层和第二缓冲层的质量。然后采用mocvd技术在高质量的第二缓冲层上形成器件层，可以使得器件层的晶体质量更好，从而有效提高功率半导体器件的性能和可靠性。并且相较于mocvd技术，采用pvd技术形成第一缓冲层和第二缓冲层的生产速率较高，还有利于提高功率半导体器件的产能，降低生产成本。

技术特征：

1.一种功率半导体器件的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一缓冲层(20)采用以下方式形成：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，对所述第一子缓冲层(201)进行退火时，退火的持续时间为20min至80min。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第二子缓冲层(202)的厚度大于所述第一子缓冲层(201)的厚度。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述第一子缓冲层(201)的厚度为1nm至10nm，所述第二子缓冲层(202)的厚度为100nm至500nm。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述第一子缓冲层(201)和所述第二子缓冲层(202)均采用射频溅射方式形成，射频溅射的功率为2000w至5000w。

7.根据权利要求1至6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述第二缓冲层(30)同时采用直流溅射和射频溅射方式形成，直流溅射的电压为150v至300v，射频溅射的功率为50w至500w。

8.根据权利要求1至6任一项所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述第一次等离子体处理的持续时间为200s至400s，所述第二次等离子体处理的持续时间为100s至300s。

10.一种功率半导体器件，其特征在于，包括依次层叠的衬底(10)、第一缓冲层(20)、第二缓冲层(30)和器件层(40)，

技术总结
本公开实施例提供了一种功率半导体器件及其制备方法，属于半导体技术领域。该制备方法包括：提供一衬底；采用物理气相沉积技术在衬底上依次形成第一缓冲层和第二缓冲层；采用金属有机化合物化学气相沉积技术在第二缓冲层上形成器件层。本公开实施例能提高功率半导体器件的性能和可靠性，降低生产成本。

技术研发人员：葛永晖,马欢,陈乐水,吴志浩,蔡历武,董检阅
受保护的技术使用者：京东方华灿光电（苏州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/27