中的摩尔系数z、w在O?I间取值，其他三五族化合物异质结也类似)，且通过第一金半接触132中半导体势皇层的厚度，控制第一金半接触132半导体势皇层中掺杂的F离子或Cl离子的浓度和控制第一势皇区122正下方的第二类半导体薄膜中掺杂的镁离子浓度，使得器件在未受到电压作用时第一势皇区122的二维电子耗尽；通过第二金半接触133中半导体势皇层的厚度，控制第二金半接触半导体势皇中掺杂的F离子或Cl离子的浓度和控制第二势皇区124正下方的第二类半导体薄膜中掺杂的镁离子浓度，使得器件在未受到电压作用时第二势皇区124的二维电子气耗尽；控制第一势皇区122、第二势皇区124夹断的长短，漂移区第三沟道123的长短，进而控制ESD器件的阈值电压；能实现第一势皇区122、第二势皇区124 二维电子气耗尽的金半接触半导体势皇层厚度在I?30纳米，掺杂F离子或Cl浓度和掺杂的镁离子浓度在112?10 2Vcm3
[0063]为了更好的理解本发明的结构，本发明提供一种双向触发异质结型ESD电路的制作工艺流程:
[0064]第一步:在硅衬底上采用金属有机化学沉淀方法，依次淀积AlxGahN和GaN，AlxGahN和GaN的连接处形成AlxGai_xN/GaN异质结，如图11所示；
[0065]第二步:用酒精、丙酮和去离子水分别对AlxGai_xN/GaN异质结进行超声清洗，氮气吹干后用离子刻蚀方法在GaN两端刻蚀出欧姆接触区，刻蚀气体为BCl3，然后用电子束蒸发生长欧姆接触电极(Ti/Al/Au)并在850°C N2气氛下快速退火约30s，如图12所示；
[0066]第三步:用脉冲激光沉积约500nm的MgCV薄膜作为掩膜，在Al ,Ga1^xN上欧姆接触区附近刻蚀出两个凹槽肖特基金半接触窗口，如图13所示，再用电子束蒸发生长肖特基金半接触的金属区(Ni/Ti/Au)，如图14所示；也可用分布式外延的方法，AlxGapxN里外延生长出凹槽肖特基金半接触窗口，再用电子束蒸发生长肖特基金半接触的金属(Ni/Ti/Au)。
【主权项】
1.一种双向触发异质结型ESD防护器件，包括从下往上依次设置的第一类半导体衬底(110)、第二类半导体薄膜(120)和第三类半导体薄膜(130)，所述第二类半导体薄膜(120)和第三类半导体薄膜(130)的连接处形成异质结；所述第三类半导体薄膜(130)的两端分别设置有第一欧姆接触(131)和第二欧姆接触(134);所述异质结界面处靠近第一欧姆接触(131)的一端到靠近第二欧姆接触(134)的一端依次设置有第一沟道(121)、第一势皇区(122)、第二沟道(123)、第二势皇区(124)和第三沟道(125)，其中第一沟道(121)位于第一欧姆接触(131)正下方，第三沟道(125)位于第二欧姆接触(134)正下方；所述第三类半导体薄膜(130)中靠近第一欧姆接触(131)处设置有第一金属区，所述第一金属区与第二类半导体薄膜(120)之间的第三类半导体薄膜(130)形成用于控制位于其正下方的第一势皇区(121)夹断与导通的第一金半接触(132)，所述第一金半接触(132)的电极通过第一金属线(141)与第一欧姆接触(131)的电极连接；所述第三类半导体薄膜(130)中靠近第二欧姆接触(134)处设置有第二金属区，所述第二金属区与第二类半导体薄膜(120)之间的第三类半导体薄膜(130)形成用于控制位于其正下方的第二势皇区(124)夹断与导通的第二金半接触(133)，所述第二金半接触(133)的电极通过第二金属线(142)与第二欧姆接触(134)的电极连接；所述第三沟道(123)位于第一势皇区(122)和第二势皇区(123)之间，为器件的漂移区。2.根据权利要求1所述的一种双向触发异质结型ESD防护器件，其特征在于，所述第一类半导体衬底(110)为蓝宝石、硅和碳化硅中的一种，所述第二类半导体薄膜(120)和第三类半导体薄膜(130)为三族-五族化合物，且在第二类半导体(120)和第三类半导体(130)接触界面处能形成异质结。3.根据权利要求1所述的一种双向触发异质结型ESD防护器件，其特征在于，所述第一金属区和第二金属区中设置有功函数大于4.0eV的金属。4.根据权利要求3所述的一种双向触发异质结型ESD防护器件，其特征在于，所述第一金属区和第二金属区中设置的金属为T1、N1、Ti和Au中的一种或几种构成的合金。5.根据权利要求1所述的一种双向触发异质结型ESD防护器件，其特征在于，所述第一金半接触(132)具有能使第一势皇区(122)耗尽的半导体势皇层；所述第二金半接触(133)具有能使第二势皇区(124)耗尽的半导体势皇层；所述第一金半接触(132)的半导体势皇层和第二金半接触的半导体势皇层的厚度为I?10纳米。6.根据权利要求5所述的一种双向触发异质结型ESD防护器件，其特征在于，所述第一金半接触(132)的半导体势皇层中掺杂有能使第一势皇区(122)的二维电子气耗尽的F离子或Cl离子；所述第二金半接触(133)的半导体势皇层中掺杂有能使第二势皇区(124)的二维电子气耗尽的F离子或Cl离子；所述F离子或Cl离子的浓度为112?10 2°cm_3。7.根据权利要求1所述的一种双向触发异质结型ESD防护器件，其特征在于，所述第一势皇区(122)正下方的第二类半导体薄膜(120)中具有能使第一势皇区(122)的二维电子气耗尽的镁离子；所述第二势皇区(124)正下方的第二类半导体薄膜(120)中有能使第二势皇区(124)的二维电子气耗尽的镁离子；所述镁离子浓度为112?102°cm_3。8.根据权利要求1所述的一种双向触发异质结型ESD防护器件，其特征在于，所述第一金半接触(132)具有半导体势皇层以及所述第一势皇区(122)正下方的第二类半导体薄膜(120)中掺杂有镁离子，用于使第一势皇区(122)的二维电子气耗尽；所述第二金半接触(133)具有半导体势皇层以及所述第二势皇区(124)正下方的第二类半导体薄膜(120)中掺杂有镁离子，用于使第二势皇区(124)的二维电子气耗尽；所述的第一金半接触(132)的半导体势皇层和第二金半接触(133)的半导体势皇层厚度为I?30纳米，所述镁离子浓度为 112?12Wo9.根据权利要求1所述的一种双向触发异质结型ESD防护器件，其特征在于，所述第一金半接触(132)具有半导体势皇层，同时在第一金半接触(132)的半导体势皇层中掺杂有F离子或Cl离子，用于使第一势皇区(122)的二维电子气耗尽；所述第二金半接触具有半导体势皇层，同时在第二金半接触(133)的半导体势皇层中掺杂的F离子或Cl离子，用于使第二势皇区(124)的二维电子气耗尽；所述的第一金半接触的半导体势皇层和第二金半接触的半导体势皇层厚度为I?30纳米，所述的F离子或Cl离子的浓度为112?10 20Cm-3O10.根据权利要求1所述的一种双向触发异质结型ESD防护器件，其特征在于，所述第一金半接触(132)的半导体势皇层中掺杂有F离子或Cl离子以及所述第一势皇区(122)正下方的第二类半导体薄膜(120)中掺杂有镁离子，用于使第一势皇区(122)的二维电子气耗尽；所述第二金半接触(133)的半导体势皇层中掺杂有的F离子或Cl离子以及所述第二势皇区(124)正下方的第二类半导体薄膜(120)中掺杂有镁离子，用于使第二势皇区(124)的二维电子气耗尽；所述的F离子或Cl离子和所述的镁离子浓度为112?10 20Cm-3O
【专利摘要】本发明涉及半导体技术，特别涉及一种双向触发的异质结型ESD防护器件。本发明的双向触发的ESD器件，主要采用第二类半导体和第三类半导体形成异质结，并在欧姆接触附近连接设置有金半接触，通过控制金半接触正下方的沟道二维电子气耗尽与导通，实现电路的双向触发。常态下，可通过控制金半接触正下方沟道的耗尽长短控制触发的阈值电压；还可通过常态下控制两个金半接触间的导通沟道生长长度实现电路的耐压值可控。本发明的有益效果为，在高温高场强环境下性能稳定，还具有电路耐压值可控的优点。
【IPC分类】H01L27/02, H01L29/778
【公开号】CN104900643
【申请号】CN201510203003
【发明人】汪志刚, 陈协助, 孙江, 樊冬冬, 王冰
【申请人】西南交通大学
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月8日