[發(fā)明專利]GaN/AlGaN橫向超級結二極管及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711187865.3
• 申請日: 2017-11-24
• 公開（公告）號: CN108231908B
• 公開（公告）日: 2020-08-18
• 發(fā)明（設計）人: 張進成;宋豫秦;郝躍;黨魁;張濤;邊照科
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種GaN/AlGaN橫向超級結二極管結構，自下而上包括陰極(1)、n型GaN襯底(2)、n型GaN外延層(3)、p型GaN結構層(5)以及陽極(6)，其特征在于：

在n型GaN外延層(3)中增設有p型Al_xGaN結構層(4)，且p型Al_xGaN結構層(4)與n型GaN外延層(3)在水平方向上相間分布，形成超級結結構。

2.根據(jù)權利要求1所述的GaN/AlGaN橫向超級結二極管結構，其特征在于p型Al_xGaN結構層(4)中的Al組分x取值范圍為0.1～0.3，摻雜濃度為2×10¹⁶cm^-3～2×10¹⁸cm^-3，厚度與n型GaN外延層(3)的厚度相同。

3.根據(jù)權利要求1所述的GaN/AlGaN橫向超級結二極管結構，其特征在于陰極(1)位于n型GaN襯底(2)的背面，并與n型GaN襯底(2)之間形成歐姆接觸。

4.根據(jù)權利要求1所述的GaN/AlGaN橫向超級結二極管結構，其特征在于n型GaN襯底(2)的摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3，厚度為200～400μm。

5.根據(jù)權利要求1所述的GaN/AlGaN橫向超級結二極管結構，其特征在于n型GaN外延層(3)的摻雜濃度為2～10×10¹⁶cm^-3，厚度為2～4μm。

6.根據(jù)權利要求1所述的GaN/AlGaN橫向超級結二極管結構，其特征在于p型GaN結構層(5)的摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3～2×10¹⁹cm^-3，厚度為0.1～0.5μm，且分布于n型GaN外延層(3)和p型Al_xGaN(4)結構層之上。

7.根據(jù)權利要求1所述的GaN/AlGaN橫向超級結二極管結構，其特征在于陽極(6)位于p型GaN結構層(5)之上，并與p型GaN結構層(5)之間形成歐姆接觸。

8.一種GaN/AlGaN橫向超級結二極管的制作方法，包括如下步驟：

1)對厚度為200～400μm的GaN襯底材料進行Si元素摻雜，得到摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3的n型GaN襯底；

2)在n型GaN襯底層表面利用MOCVD設備外延生長GaN外延層，得到厚度為2～4μm，摻雜濃度為2～10×10¹⁶cm^-3的Si摻雜n型GaN外延層；

3)使用電感耦合等離子體ICP Cl基刻蝕的方法刻蝕n型GaN外延層，形成多個凸起狀的n型GaN外延層；

4)在多個凸起狀n型GaN外延層之間利用MOCVD設備外延生長p型Mg摻雜的Al_xGaN結構層，該Al_xGaN結構層與n型GaN外延層之間形成超級結結構，且該Al_xGaN結構層生長厚度與n型GaN外延層厚度相同，其中Al組分x的取值范圍為0.1～0.3；

5)在n型GaN外延層和p型Al_xGaN結構層上利用MOCVD設備外延生長p型GaN結構層，得到厚度為0.1～0.5μm，摻雜濃度為1×10¹⁸cm^-3～2×10¹⁹cm^-3的Mg摻雜p型GaN結構層；

6)在p型結構層上沉積金屬Pt/Au，該Pt/Au與p型結構層之間形成歐姆接觸，形成陽極；

7)在n型GaN襯底背面沉積金屬Ti/Al/Pt/Au，該Ti/Al/Pt/Au與襯底之間形成歐姆接觸，形成陰極，完成整個器件的制作。

9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中步驟3)中刻蝕n型GaN外延層的厚度為2～4μm，刻蝕寬度為0.1～2μm，刻蝕間隔距離為0.1～2μm，形成多個凸起狀的n型GaN外延層。