[發(fā)明專利]基于調(diào)制摻雜的GaN肖特基二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310328121.4
• 申請日: 2013-07-31
• 公開（公告）號: CN103400866A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁士雄;馮志紅;房玉龍;邢東;王俊龍;張立森;楊大寶
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L29/45;H01L29/47
• 代理公司: 石家莊國為知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所 13120
• 代理人: 陸林生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以Si、GaAs等傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的肖特基倍頻二極管器件由于受到材料本身屬性的限制，在功率和耐擊穿電壓等相應(yīng)指標(biāo)上很難再有進(jìn)一步的提高。近年來以Ⅲ族氮化物為表的新一代寬禁帶半導(dǎo)體材料發(fā)展迅猛。具有寬帶隙、高飽和電子漂移速、高擊穿場強(qiáng)和高熱導(dǎo)率等優(yōu)越材料性能，在毫米波、亞毫米波大功率電子器件領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿Α；贕aN的肖特基變?nèi)荻O管毫米波、亞毫米波倍頻器件的研究是目前國際上的熱點(diǎn)，國內(nèi)的研究還停留在很低的頻率段。

由于GaN材料的電子遷移率相比GaAs比較低，基于GaN材料制備的肖特基二極管的串聯(lián)電阻很大，使得器件的截止頻率和工作頻率很難達(dá)到GaAs基器件的水平。另外，GaN材料的濕法腐蝕工藝還不成熟，一般采用干法刻蝕，再進(jìn)行平整化工藝，對器件工藝帶來了難度。目前采用采用改善歐姆接觸工藝和探索新的肖特基接觸金屬來提高器件的工作頻率，國際上工作頻率最高已經(jīng)達(dá)到了100GHz。若要進(jìn)一步提高器件的工作頻率需要從材料和器件結(jié)構(gòu)入手，提高GaN材料的遷移率，采用GaAs常用的平面型結(jié)構(gòu)，來達(dá)到更高的工作頻率。

采用調(diào)制摻雜的方法可以改變電子濃度的分布，改善肖特基二極管的變?nèi)荼龋档托ぬ鼗Y(jié)電容的優(yōu)勢。但是國內(nèi)外都沒有開展調(diào)制摻雜GaN材料的肖特基二極管的工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種基于調(diào)制摻雜的GaN肖特基二極管，本發(fā)明N-型GaN層和N+型GaN層豎直生長，且N-型GaN層采用調(diào)制摻雜方式生長，可提高GaN肖特基變?nèi)荻O管的變?nèi)荼龋档徒Y(jié)電容，提高毫米波和太赫茲范圍內(nèi)倍頻電路的工作頻率和輸出功率。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種基于調(diào)制摻雜的GaN肖特基二極管，包括用于支撐整個GaN肖特基二極管的半絕緣的襯底層、在所述襯底層上生長的高摻雜的N+型GaN層，以及在所述N+型GaN層上采用調(diào)制摻雜生長的N-型GaN層，N-型GaN層的摻雜濃度從N+型GaN層的界面處開始為非均勻分布；在所述的N+型GaN層上生長歐姆接觸電極；在所述的N-型GaN層上生長有肖特基接觸電極。

所述N-型GaN層的摻雜濃度的變化方式為自上而下遞增、自上而下遞減、指數(shù)分布或者高斯分布。

所述N-型GaN層的摻雜元素為Ⅳ族元素，摻雜濃度在10¹⁶/cm³量級到10¹⁸/cm³量級之間。

所述襯底層包括藍(lán)寶石襯底、碳化硅襯底或硅襯底。

所述N+型GaN層的摻雜元素為Ⅳ族元素，摻雜濃度為10¹⁶/cm³到10¹⁹/cm³。

采用上述技術(shù)方案取得的技術(shù)進(jìn)步為：

1、本發(fā)明利用調(diào)制摻雜方式在N+型GaN層上生長N-型GaN層，提高了GaN材料的電子遷移率，改善了材料中電子濃度分布，減小了二極管的肖特基結(jié)電容，提高了其工作頻率；

2、通過控制調(diào)制摻雜可以有效控制肖特基二極管的變?nèi)荼龋M(jìn)而提高器件的Q值，并提高器件的倍頻效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中，101、襯底層，102、N+型GaN層，103、N-型GaN層，104、歐姆接觸電極，105、肖特基接觸電極。

具體實(shí)施方式

由圖1所示可知，基于調(diào)制摻雜的GaN肖特基二極管，包括用于支撐整個GaN肖特基二極管的半絕緣的襯底層101、在所述襯底層101上生長的高摻雜的N+型GaN層102，以及在所述N+型GaN層102上采用調(diào)制摻雜生長的N-型GaN層103；所述N-型GaN層103的摻雜元素為Ⅳ族元素，摻雜濃度在10¹⁶/cm³量級到10¹⁸/cm³量級之間；所述N-型GaN層103的摻雜濃度的變化方式為自上而下遞增或自上而下遞減。

所述N+型GaN層102的摻雜元素為Ⅳ族元素，摻雜濃度為10¹⁶/cm³到10¹⁹/cm³。