并联型GaN整流集成芯片及其制作方法、相关设备与流程

本申请涉及半导体芯片，具体而言，涉及一种并联型gan整流集成芯片及其制作方法、相关设备。

背景技术：

1、整流器作为一种在国防、传能等领域具有重要作用的功率电子元器件而备受各界关注。

2、传统的整流器一般以整流晶闸管制成，由于整流晶闸管存在材料本身禁带宽度窄、电子饱和迁移速率低、热导系数低等缺点，导致整流器存在体积大、集成程度不足等缺点，且难以适用于高频化需求，

3、针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种并联型gan整流集成芯片及其制作方法、相关设备，即制作基于gan基pn结二极管制成的整流芯片，提高整流芯片的集成度、减小整流芯片的面积尺寸，以满足高频化、精细化使用需求。

2、第一方面，本申请提供了一种并联型gan整流集成芯片制作方法，所述制作方法包括以下步骤：

3、制备外延片，所述外延片包括由下至上依次连接的衬底、algan缓冲层、gan沟道层、algan势垒层、p-gan层及n-gan层；

4、刻蚀所述外延片以使所述外延片上形成多个台面隔离的二极管器件；

5、刻蚀所述二极管器件的n-gan层以使部分所述p-gan层外露；

6、在所述二极管器件的n-gan层上制备阴极，在所述二极管器件的p-gan层的外露部分制备阳极；

7、基于所述阴极和阳极制备并联结构连接多个所述二极管器件。

8、本申请的并联型gan整流集成芯片制作方法制作的芯片包含多个gan基pn结二极管，相比于整流晶闸管，gan基器件具有更高的频率范围和功率范围，能作为高频大功率整流电路的整流器件使用，甚至能兼容毫米波波段整流，其次，多个gan基pn结二极管集成在单一芯片中，能有效减少电路焊接引起的电容，并大幅度缩小整流芯片的面积尺寸，适用于微纳电子器件的无线供能等精细化器件场景。

9、所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其中，所述刻蚀所述外延片以使所述外延片上形成多个台面隔离的二极管器件的过程包括：

10、通过光刻、显影、刻蚀所述外延片的gan沟道层、algan势垒层、p-gan层及n-gan层以在所述algan缓冲层上形成多个台面隔离的二极管器件。

11、该示例通过光刻、显影、刻蚀处理方式能便捷、准确地在外延片上形成多个台面隔离的二极管器件，不同二极管器件的尺寸可控，且多个二极管器件集成在外延片内，能有效减少电路焊接引起的电容。

12、所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其中，所述在所述二极管器件的n-gan层上制备阴极，在所述二极管器件的p-gan层的外露部分制备阳极的步骤包括：

13、通过光刻、显影、蒸镀、剥离形成与所述二极管器件的n-gan层表面欧姆接触的阴极及与所述二极管器件的p-gan层的外露部分肖特基接触的阳极。

14、所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其中，所述基于所述阴极和阳极制备并联结构连接多个所述二极管器件的步骤包括：

15、在所述二极管器件表面沉积钝化层；

16、光刻、显影、刻蚀所述钝化层以在所述阳极和所述阴极上形成电极孔；

17、基于所述电极孔进行光刻、显影、蒸镀、剥离处理制备所述并联结构。

18、所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其中，所述二极管器件为两个，分别为第一二极管和第二二极管，所述并联结构包括第一导线、第二导线、第三导线和第四导线，所述第一导线连接所述第一二极管的阴极，所述第二导线一端连接所述第一二极管的阴极，另一端连接所述第二二极管的阳极或阴极，所述第三导线连接所述第二二极管的阳极，所述第四导线连接所述第二二极管的阴极。

19、所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其中，所述p-gan层为mg掺杂，掺杂浓度为1×1018cm-3。

20、所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其中，所述algan缓冲层的厚度为3μm。

21、第二方面，本申请还提供了一种并联型gan整流集成芯片，包括衬底和设置在衬底上的algan缓冲层，所述algan缓冲层上设有多个二极管器件，所述二极管器件包括gan沟道层、algan势垒层、p-gan层及n-gan层，部分所述p-gan层顶面外露于所述n-gan层且连接有阳极，所述n-gan层顶面连接有阴极，多个所述二极管器件通过阴极、阳极和并联结构连接。

22、本申请的并联型gan整流集成芯片包含多个gan基pn结二极管，相比于整流晶闸管，gan基器件具有更高的频率范围和功率范围，能作为高频大功率整流电路的整流器件使用，甚至能兼容毫米波波段整流，其次，多个gan基pn结二极管集成在单一芯片中，能有效减少电路焊接引起的电容，并大幅度缩小整流芯片的面积尺寸，适用于微纳电子器件的无线供能等精细化器件场景。

23、第三方面，本申请还提供了一种整流器，包括如第二方面提供的并联型gan整流集成芯片。

24、第四方面，本申请还提供了一种远程供电设备，包括如第三方面提供的整流器。

25、由上可知，本申请提供了一种并联型gan整流集成芯片及其制作方法、相关设备，其中，本申请的并联型gan整流集成芯片制作方法制作的芯片包含多个gan基pn结二极管，相比于整流晶闸管，gan基器件具有更高的频率范围和功率范围，能作为高频大功率整流电路的整流器件使用，甚至能兼容毫米波波段整流，其次，多个gan基pn结二极管集成在单一芯片中，能有效减少电路焊接引起的电容，并大幅度缩小整流芯片的面积尺寸，适用于微纳电子器件的无线供能等精细化器件场景。

技术特征：

1.一种并联型gan整流集成芯片制作方法，其特征在于，所述制作方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其特征在于，所述刻蚀所述外延片以使所述外延片上形成多个台面隔离的二极管器件的过程包括：

3.根据权利要求1所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其特征在于，所述在所述二极管器件的n-gan层上制备阴极，在所述二极管器件的p-gan层的外露部分制备阳极的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其特征在于，所述基于所述阴极和阳极制备并联结构连接多个所述二极管器件的步骤包括：

5.根据权利要求1所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其特征在于，所述二极管器件为两个，分别为第一二极管和第二二极管，所述并联结构包括第一导线、第二导线、第三导线和第四导线，所述第一导线连接所述第一二极管的阳极，所述第二导线一端连接所述第一二极管的阴极，另一端连接所述第二二极管的阳极或阴极，所述第三导线连接所述第二二极管的阳极，所述第四导线连接所述第二二极管的阴极。

6.根据权利要求1所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其特征在于，所述p-gan层为mg掺杂，掺杂浓度为1×1018cm-3。

7.根据权利要求1所述的并联型gan整流集成芯片制作方法，其特征在于，所述algan缓冲层的厚度为3μm。

8.一种并联型gan整流集成芯片，其特征在于，包括衬底和设置在衬底上的algan缓冲层，所述algan缓冲层上设有多个二极管器件，所述二极管器件包括gan沟道层、algan势垒层、p-gan层及n-gan层，部分所述p-gan层顶面外露于所述n-gan层且连接有阳极，所述n-gan层顶面连接有阴极，多个所述二极管器件通过阴极、阳极和并联结构连接。

9.一种整流器，其特征在于，包括如权利要求8所述的并联型gan整流集成芯片。

10.一种远程供电设备，其特征在于，包括如权利要求9所述的整流器。

技术总结
本发明涉及半导体芯片技术领域，具体公开了一种并联型GaN整流集成芯片及其制作方法、相关设备，其中，方法包括步骤：制备外延片；刻蚀所述外延片以使所述外延片上形成多个台面隔离的二极管器件；刻蚀所述二极管器件的N‑GaN层以使部分所述P‑GaN层外露；在所述二极管器件的N‑GaN层上制备阴极，在所述二极管器件的P‑GaN层的外露部分制备阳极；基于所述阴极和阳极制备并联结构连接多个所述二极管器件；该方法制作的芯片包含多个GaN基PN结二极管，相比于整流晶闸管，GaN基器件具有更高的频率范围和功率范围，能作为高频大功率整流电路的整流器件使用，并大幅度缩小整流芯片的面积尺寸。

技术研发人员：李国强,曹犇
受保护的技术使用者：河源市众拓光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/24