[發(fā)明專利]氮化鎵系二極管及其制造方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410369784.5
• 申請(qǐng)日: 2014-07-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104347733A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 竹谷元伸;李康寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 首爾半導(dǎo)體株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/872
• 分類號(hào): H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 北京銘碩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11286
• 代理人: 李盛泉;胡江海

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種氮化鎵肖特基二極管及其制造方法。

背景技術(shù)

為了進(jìn)行整流而使用三相交流發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)交流電橋或整流器。通常，整流器由6個(gè)半導(dǎo)體構(gòu)成，該6個(gè)半導(dǎo)體具有由硅構(gòu)成的pn-轉(zhuǎn)換部。這些二極管在高電流(例如，電流密度為500A/cm²為止)及高溫(例如，耗盡層溫度為Tj<225℃為止)下被設(shè)計(jì)，以使二極管能夠工作。通常，在流動(dòng)方向下，電壓降(即，流動(dòng)電壓UF)在所使用的高電流下達(dá)到約1伏特。沿阻斷方向工作時(shí)，非常低的斷路電流IR流動(dòng)至達(dá)到擊穿電壓UZ。由該電壓開(kāi)始，斷路電流上升得非常大。因此，其以上的電壓上升被阻止。

對(duì)具有約200至400伏特之間的區(qū)間的擊穿電壓UZ的高阻斷二極管(HS-二極管)及根據(jù)約20至40伏特之間的車輛電力系統(tǒng)電壓而具有截止電壓的Z-二極管進(jìn)行區(qū)分。高阻斷二極管(HS-二極管)在擊穿下不應(yīng)該工作。同樣，Z-二極管在擊穿下，在短時(shí)間內(nèi)直至非常高的電壓也能夠接受負(fù)載。因此，為了在負(fù)載變動(dòng)或負(fù)載突降(load?dump)-下降時(shí)限制發(fā)電機(jī)的電壓的過(guò)度上升而設(shè)置這些二極管。

眾所周知，Pn-二極管流動(dòng)電壓的缺點(diǎn)是會(huì)引起正向損失及由此導(dǎo)致的發(fā)電機(jī)的效率低下。由于在中央插入有串聯(lián)連接的兩個(gè)二極管，因此在100A發(fā)電機(jī)中平均正向損失達(dá)到約200W。與此相關(guān)的二極管及整流器的加熱，則只能通過(guò)高價(jià)的冷卻措施(冷卻機(jī)、風(fēng)扇)來(lái)降低。

為了減少正向損失而經(jīng)常提到的是，代替pn-二極管而安裝所謂的肖特基二極管(肖特基勢(shì)壘二極管，SBD)。肖特基-二極管是包含與pn-二極管類似的電特性曲線的金屬-半導(dǎo)體變換裝置。與pn-二極管相反，在肖特基-二極管中可通過(guò)選擇金屬在任意的限度內(nèi)自由地選擇流動(dòng)電壓，尤其是可設(shè)定為比pn-二極管更小。據(jù)此，可輕松實(shí)現(xiàn)例如0.5至0.6V之間的流動(dòng)電壓UF。在選擇金屬時(shí)，大致上會(huì)規(guī)定所謂的勢(shì)壘高度(PhiBn)。只有能夠克服該勢(shì)壘的電子才有助于電流的流動(dòng)。勢(shì)壘高度根據(jù)“勢(shì)壘金屬(Barrier?Metal)”的適宜的選擇而受到影響。而且，勢(shì)壘高度(PhiBn)也根據(jù)所使用的半導(dǎo)體而不同。(半導(dǎo)體材料：共價(jià)鍵或離子半導(dǎo)體、n-摻雜或p-摻雜等)

但是，一般來(lái)說(shuō)，由于肖特基二極管由費(fèi)用高價(jià)的氮化鎵(GaN)基板制造，因此價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力低下。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

韓國(guó)公開(kāi)專利10-1997-0077615

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在以低廉的費(fèi)用提供一種具有優(yōu)異特性的肖特基二極管。

而且，本發(fā)明旨在提供一種在藍(lán)寶石基板上制造且具有高耐壓特性的肖特基二極管。

根據(jù)本發(fā)明的一方面的氮化鎵系二極管可包括：本征氮化鎵系半導(dǎo)體層；第一導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體層，與所述本征氮化鎵系半導(dǎo)體層接合；第一電極，位于所述本征氮化鎵系半導(dǎo)體層的與所述第一導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體層的接合面的相反面；第二電極，位于所述第一導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體層的與所述本征氮化鎵系半導(dǎo)體層的接合面的相反面；以及第二導(dǎo)電型耐壓層，形成于與所述第一電極的邊緣相接的所述本征氮化鎵系半導(dǎo)體層的局部區(qū)域。

在此，所述本征氮化鎵系半導(dǎo)體層可通過(guò)將所述第一導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體層作為種子層而經(jīng)過(guò)橫向外延過(guò)生長(zhǎng)(Epitaxial?Lateral?Overgrowth，ELO)而形成。

在此，還可包括用于阻斷在重疊于所述第二導(dǎo)電型耐壓層的區(qū)域中產(chǎn)生的穿透位錯(cuò)(Threading?Dislocation,TD)的穿透位錯(cuò)阻斷絕緣層。

在此，所述第一導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體層可在所述穿透位錯(cuò)阻斷絕緣層形成于所述本征氮化鎵系半導(dǎo)體上的狀態(tài)下，對(duì)于沒(méi)有被所述穿透位錯(cuò)阻斷絕緣層覆蓋的所述本征氮化鎵系半導(dǎo)體層的暴露面，以所述第一導(dǎo)電型進(jìn)行橫向外延過(guò)生長(zhǎng)而形成的。

在此，所述本征氮化鎵系半導(dǎo)體層可通過(guò)將所述第一導(dǎo)電型氮化鎵系半導(dǎo)體層作為種子層而經(jīng)過(guò)橫向外延過(guò)生長(zhǎng)而形成。

在此，還可包括與所述第二電極貼附的導(dǎo)熱性材料的基板。