具有条状电极结构的半导体器件及其制作方法与流程

本发明涉及电子器件领域，特别涉及一种具有条状电极结构的半导体器件及其制作方法。

背景技术：

1、在很多半导体器件中，比如传统的单向耐压的横向氮化镓高电子迁移率晶体管（gan high electron mobility transistor，gan hemt）器件中都存在三个电极：源极（source）、栅极（gate）、漏极（drain），在器件关断时，drain极为高电位，source极和gate极为低电位。而双向耐压的双向导通的gan hemt器件中存在一种共drain的器件结构，即器件没有实际的drain极，而是具有两个source极（source1和source2）和两个gate极，在器件处于正向和反向耐压状态时，两个极会轮流作为高压电极和低压电极。

2、这些半导体器件在制作时，需要将器件置于在衬底上进行制作，对于单向ganhemt器件，衬底一般会选择与source短接、与gate短接或者浮空，除去衬底浮空的情况外，可以认为衬底也是低电位；而双向gan hemt器件的工作状态较为复杂，其衬底也无法简单的通过和某个电极短路来获得一个稳定的电位，在一些应用中，会将衬底连接至一个交流电的中点电位来保证其稳定，对于双向器件的具体的工作状态来说，这个交流电的中点电位可以认为是高压电极和低压电极的中点电位。对于高压gan hemt器件，高压结构和低压结构的隔离非常重要，是影响可靠性风险的关键因素。

3、当对衬底上的器件进行切割时，一般会先将切割道处器件的外延结构刻蚀后裸露出衬底，然后进行切割，这样可以减少切割时带来的应力和震动导致器件边缘产生机械损伤。但刻蚀和切割的过程仍不可避免的产生机械损伤，会导致器件边缘的粗糙度增加和材料裂纹的产生，这些机械损伤可能会扩散至器件的有源区，给水汽和沾污提供入侵通道，并且在电压等条件的共同作用下，可能会产生电化学腐蚀进一步恶化器件边缘的结构，带来可靠性风险。

4、其中，在单向gan hemt器件的有源区里，一般会将source、gate和drain的顺序重复排列，并且会将低电位的source放置在有源区的边缘，这样可以使得每一根drain都会被夹在两根gate之间，从而使得高压的drain远离了切割道，从而减少可靠性风险。而对于双向gan hemt器件，因为每个电极都会在某个工作状态时处于高压状态，无法像单向器件结构那样将高压端与切割道隔离，source1和source2分别与切割道之间总会存在较大电位差的工作状态，且该电位差会正负转换，进一步的增大可靠性风险。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种具有条状电极结构的半导体器件及其制作方法，实现了半导体器件的高可靠性。

2、本发明实施例一方面提供一种具有条状电极结构的半导体器件，包括：外延结构，所述外延结构设置于衬底上，所述外延结构包括有源区和有源区外围的隔离区，其中：

3、所述有源区包括多个源极和多个栅极，所述源极和栅极都为条状电极，所述有源区内最上端的第一源极和最下端的第二源极为不同电位的电极；

4、所述有源区内两个相邻的第一源极和第二源极之间设置有两个栅极，在所述半导体器件导通时，所述两个栅极导通；在所述半导体器件关断时，在所述第一源极为高电位且第二源极为低电位时，关断所述两个栅极中的第二栅极，在所述第一源极为低电位且第二源极为高电位时，关断所述两个栅极中的第一栅极；

5、所述隔离区将所述有源区内的电极包围，包括至少一圈离子注入区域和至少一圈金属环结构，所述金属环结构与所述离子注入区域间隔地设置于所述隔离区，且距离所述有源区的电极最近的是一圈离子注入区域。

6、本发明实施例制作另一方面提供一种具有条状电极结构的半导体器件的制作方法，包括：

7、在衬底上设置外延结构；

8、将所述半导体器件的有源区和隔离区设置于所述外延结构的一区域，所述半导体器件是如本发明实施例一方面所述的半导体器件；

9、将所述一区域的衬底和所述外延结构进行切割，得到所述半导体器件。

10、可见，本实施例的具有条状电极结构的半导体器件主要在外延结构的有源区外围设置隔离区，有源区内设置有条状电极，相邻的源极为不同电位的第一源极和第二源极，并在相邻的第一源极和第二源极之间设置有两个栅极，用于实现源极之间的双向导通和关断，且有源区最上端为第一源极，最下端为第二源极，并在隔离区设置有至少一圈金属环结构和至少一个离子注入区域，这样通过金属环结构和离子注入区域可以将其内的有源区得到有效地可靠性提升，从而实现了半导体器件的高可靠性。

技术特征：

1.一种具有条状电极结构的半导体器件，其特征在于，包括：外延结构，所述外延结构设置于衬底上，所述外延结构包括有源区和有源区外围的隔离区，其中：

2.如权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，任一栅极的两端延伸到第一圈离子注入区域内；或者，

3.如权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述有源区内的电极最上端依次为第一栅极和第一源极，所述有源区内的电极最下端依次为第二栅极和第二源极；所述第一栅极的上方设置有场板，所述第二栅极的上方设置有场板。

4.如权利要求1至3任一项所述的半导体器件，其特征在于，在所述隔离区包括一圈离子注入区域和一圈金属环结构，所述一圈金属环结构设置于所述一圈离子注入区域之外；或，

5.如权利要求4所述的半导体器件，其特征在于，所述隔离区中的离子注入区域是设置在所述外延结构内；

6.如权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述金属环结构是通过所述外延结构上的通孔与所述衬底相连的。

7.如权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，

8.如权利要求1至3任一项所述的半导体器件，其特征在于，所述金属环结构包括一层或多层金属结构形成的金属环。

9.如权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，在所述金属环结构上设置场板。

10.一种具有条状电极结构的半导体器件的制作方法，其特征在于，包括：

技术总结本发明实施例公开了一种具有条状电极结构的半导体器件及其制作方法，应用于电子器件技术领域。半导体器件主要是在外延结构的有源区外围设置隔离区，有源区内设置有条状电极，相邻的源极为不同电位的第一源极和第二源极，并在相邻的第一源极和第二源极之间设置有两个栅极，用于实现源极之间的双向导通和关断，且有源区最上端为第一源极，最下端为第二源极，并在隔离区设置有至少一圈金属环结构和至少一个离子注入区域，这样通过金属环结构和离子注入区域可以将其内的有源区得到有效地可靠性提升，从而实现了半导体器件的高可靠性。技术研发人员：高吴昊,吴毅锋,曾凡明受保护的技术使用者：珠海镓未来科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/18