一种具有高阈值的氮化镓功率半导体的制作方法

1.本发明涉及半导体器件技术领域，具体为一种具有高阈值的氮化镓功率半导体。


背景技术：

2.半导体技术在不断提升，端设备对于半导体器件的性能、效率和小型化要求也越来越高，氮化镓作为第三代半导体材料，通过氮化镓可以获得具有更大带宽、更高放大器增益、更高能效和尺寸更小的半导体器件，但是现有的氮化镓功率半导体在实际使用时还是存在结构单一、功能性差、阈值稳定性低、安全性能差、不易安装以及导热散热效果差的缺陷，这不利于装置的长期推广。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种具有高阈值的氮化镓功率半导体，以解决上述背景技术中提出的结构单一、功能性差、阈值稳定性低、安全性能差、不易安装以及导热散热效果差的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种具有高阈值的氮化镓功率半导体，包括半导体本体、散热背板、三氧化二铝衬底和栅极层，所述散热背板固定于半导体本体的一侧，所述半导体本体的顶部和底部皆均匀固定有引脚，所述栅极层设置于半导体本体的一侧，所述三氧化二铝衬底设置于半导体本体的另一侧，所述栅极层和三氧化二铝衬底之间的半导体本体上设置有二氧化硅绝缘层、帽层、阻挡层、氮化镓衬底层、第一氮化镓缓冲层、第二氮化镓缓冲层和过渡层，所述半导体本体内部的两端皆固定有金属导体，所述半导体本体的内部设置有导电区。
5.优选的，所述引脚在半导体本体上呈等间距排列，所述引脚上均匀设置有预留孔，使其便于使用者将半导体本体和相应的电子元件通过导线进行连接。
6.优选的，所述散热背板的材质为铜合金，所述散热背板和半导体本体之间填充有导热层，使其优化了装置的导热结构。
7.优选的，所述导热层的材质为导热硅胶，提升了散热效果。
8.优选的，所述导电区的内部均匀设置有导电管，保证了器件在重复开关工作条件下具有较高的阈值稳定性。
9.优选的，所述阻挡层的材质为氮化镓铝，所述金属导体的材质为铜，提升了装置的使用效果。
10.优选的，所述过渡层的材质为氮化铝，通过设置过渡结构，分摊了电流压力。
11.优选的，所述栅极层的材质为多晶硅，所述帽层的材质为氮化镓，使得装置实现了复合结构的优点，便于增加功能性。
12.优选的，所述导电管的材质为银，所述导电管在导电区的内部呈等间距排布，优化了导电区的效果。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
14.(1)、该具有高阈值的氮化镓功率半导体通过安装有半导体本体、导电管和导电区，使得装置优化了自身的性能，使用时，一方面通过在半导体本体上设置有材质为氮化铝的过渡层，利用该性质稳定的过渡结构，便于分摊电流压力，另一方面通过在半导体本体的内部设置有带有导电管的导电区，通过导电作用，可以有效消除电荷存储现象，保证了器件在重复开关工作条件下具有较高的阈值稳定性；
15.(2)、该具有高阈值的氮化镓功率半导体通过安装有帽层、阻挡层和氮化镓衬底层，使得装置优化了自身的结构，使用时，一方面通过将半导体本体设置为栅极层、三氧化二铝衬底、二氧化硅绝缘层、帽层、阻挡层、氮化镓衬底层、第一氮化镓缓冲层、第二氮化镓缓冲层和过渡层构成的多级复合结构，便于调节装置的功能性，另一方面使用者可以利用带有预留孔的引脚，将半导体本体和相应的电子元件通过导线进行连接，便于操作；
16.(3)、该具有高阈值的氮化镓功率半导体通过安装有半导体本体、第一氮化镓缓冲层和第二氮化镓缓冲层，使得装置具体操作时，一方面通过将半导体本体上设置有材质为氮化镓铝的阻挡层，通过调节氮化镓铝元素掺杂浓度的不同可调节其禁带宽度，提升了装置的使用效果，另一方面通过在半导体本体上设置有第一氮化镓缓冲层和第二氮化镓缓冲层，利用两级缓冲结构，提升了半导体本体的缓冲防护性能，提升了装置运行时的防击穿、安全效果，并且，通过在半导体本体的背侧面安装有材质为导热硅胶的导热层和材质为铜合金的散热背板，利用双层导热散热结构，提升了装置运行时的散热效果。
附图说明
17.图1为本发明正视结构示意图；
18.图2为本发明俯视结构示意图；
19.图3为本发明散热背板正视结构示意图；
20.图4为本发明半导体本体内部结构剖面结构示意图；
21.图5为本发明图4中a处放大结构示意图；
22.图6为本发明导电区内部剖面结构示意图。
23.图中：1、引脚；2、半导体本体；3、预留孔；4、散热背板；5、导热层；6、导电区；7、阻挡层；8、金属导体；9、氮化镓衬底层；10、第一氮化镓缓冲层；11、第二氮化镓缓冲层；12、过渡层；13、衬底；14、栅极层；15、二氧化硅绝缘层；16、帽层；17、导电管。
具体实施方式
24.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。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，都属于本发明保护的范围。
25.请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：一种具有高阈值的氮化镓功率半导体，包括半导体本体2、散热背板4、三氧化二铝衬底13和栅极层14，散热背板4固定于半导体本体2的一侧；
26.半导体本体2的顶部和底部皆均匀固定有引脚1，栅极层14设置于半导体本体2的一侧，三氧化二铝衬底13设置于半导体本体2的另一侧；
27.栅极层14和三氧化二铝衬底13之间的半导体本体2上设置有二氧化硅绝缘层15、
帽层16、阻挡层7、氮化镓衬底层9、第一氮化镓缓冲层10、第二氮化镓缓冲层11和过渡层12；
28.半导体本体2内部的两端皆固定有金属导体8，半导体本体2的内部设置有导电区6；
29.引脚1在半导体本体2上呈等间距排列，引脚1上均匀设置有预留孔3；
30.使用时，使用者可以利用带有预留孔3的引脚1，将半导体本体2和相应的电子元件通过导线进行连接；
31.散热背板4的材质为铜合金，散热背板4和半导体本体2之间填充有导热层5；使其优化了装置的导热结构；
32.导热层5的材质为导热硅胶；
33.使用时，通过在半导体本体2的背侧面安装有材质为导热硅胶的导热层5和材质为铜合金的散热背板4，利用双层导热散热结构，提升了装置运行时的散热效果；
34.导电区6的内部均匀设置有导电管17；
35.使用时，通过在半导体本体2的内部设置有带有导电管17的导电区6，通过导电作用，可以有效消除电荷存储现象，保证了器件在重复开关工作条件下具有较高的阈值稳定性；
36.导电管17的材质为银，导电管17在导电区6的内部呈等间距排布；
37.使其通过将导电管17的材质设置为导电性能最好的银，优化了导电区6的效果；
38.阻挡层7的材质为氮化镓铝，金属导体8的材质为铜；
39.使用时，通过将半导体本体2上设置有材质为氮化镓铝的阻挡层7和材质为铜的金属导体8，通过调节氮化镓铝元素掺杂浓度的不同可调节其禁带宽度，提升了装置的使用效果；
40.过渡层12的材质为氮化铝；
41.使其优化了装置的结构，通过设置过渡结构，分摊了电流压力；
42.栅极层14的材质为多晶硅，帽层16的材质为氮化镓；使得装置实现了复合结构的优点，便于增加功能性。
43.本技术实施例在使用时：外接电源，通过将半导体本体2设置为栅极层14、三氧化二铝衬底13、二氧化硅绝缘层15、帽层16、阻挡层7、氮化镓衬底层9、第一氮化镓缓冲层10、第二氮化镓缓冲层11和过渡层12构成的多级复合结构，便于调节装置的功能性，具体地，一方面通过在半导体本体2上设置有材质为氮化铝的过渡层12，利用该性质稳定的过渡结构，便于分摊电流压力，另一方面通过在半导体本体2的内部设置有带有导电管17的导电区6，通过导电作用，可以有效消除电荷存储现象，保证了器件在重复开关工作条件下具有较高的阈值稳定性，同时，一方面通过将半导体本体2上设置有材质为氮化镓铝的阻挡层7，通过调节氮化镓铝元素掺杂浓度的不同可调节其禁带宽度，提升了装置的使用效果，另一方面通过在半导体本体2上设置有第一氮化镓缓冲层10和第二氮化镓缓冲层11，利用两级缓冲结构，提升了半导体本体2的缓冲防护性能，提升了装置运行时的防击穿、安全效果，此外，一方面通过在半导体本体2的背侧面安装有材质为导热硅胶的导热层5和材质为铜合金的散热背板4，利用双层导热散热结构，提升了装置运行时的散热效果，另一方面使用者可以利用带有预留孔3的引脚1，将半导体本体2和相应的电子元件通过导线进行连接。