[發(fā)明專利]一種新型電壓域振蕩二極管

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711478511.4
• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108183136B
• 公開（公告）日: 2021-01-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張海鵬;張強(qiáng);張忠海;林彌;呂偉鋒;白建玲
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/88
• 分類號: H01L29/88
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 朱月芬

1.一種新型電壓域振蕩二極管，包括基底、集電區(qū)層、第一隔離層、第一勢壘層、量子阱層、第二勢壘層、第二隔離層、發(fā)射區(qū)層、鈍化層、集電區(qū)金屬電極引腳和發(fā)射區(qū)金屬電極引腳；其特征在于：所述的基底上表面外延集電區(qū)層，集電區(qū)層上表面中部外延第一隔離層、第一勢壘層、量子阱層、第二勢壘層、第二隔離層與發(fā)射區(qū)層；第一隔離層、第一勢壘層、量子阱層、第二勢壘層、第二隔離層和發(fā)射區(qū)層構(gòu)成共振隧穿二極管的中央量子結(jié)構(gòu)區(qū)域；中央量子結(jié)構(gòu)區(qū)域上表面為發(fā)射區(qū)金屬電極引腳，中央量子結(jié)構(gòu)區(qū)域外側(cè)沉積有鈍化層，鈍化層外側(cè)為集電區(qū)金屬電極引腳；基底為初始上表面為鎵面的厚度10²-10³μm的絕緣本征GaN層，集電區(qū)層為10^-2-10⁰μm厚的n⁺-InGaN層，第一隔離層為0-10¹nm厚的i-InGaN層，第一勢壘層為1-6C_AlGaN厚的i-AlGaN層，量子阱層為1-7C_InGaN厚的為i-InGaN層，第二勢壘層為1-5C_GaN厚的i-GaN層，第二隔離層為10⁰-10¹nm厚的i-InGaN層，發(fā)射區(qū)層為10^-2-10⁰μm厚的n⁺-InGaN層，鈍化層為10¹μm厚的AlN層，C_M為材料M的晶格常數(shù)，單位nm；

以絕緣本征GaN基底作為器件載體，起到?jīng)Q定器件層外延生長方向、支撐器件層、器件層中器件之間的隔離及輔助工作中的器件散熱的作用；在絕緣本征GaN基底上表面外延集電區(qū)層；

集電區(qū)層起收集與傳輸渡越第一隔離層的電子流作用，在熱學(xué)方面則作為第一隔離層與絕緣GaN基底及集電區(qū)金屬電極引腳之間的熱傳導(dǎo)媒質(zhì)；

第一隔離層在器件結(jié)構(gòu)上連接集電區(qū)層與第一勢壘層，主要為穿過第一勢壘層的電子提供通向集電區(qū)層的疏運(yùn)路徑、作為集電區(qū)層與第一勢壘層之間的熱傳輸路徑及隔離集電區(qū)層中量子能級對第一勢壘層兩側(cè)量子能級關(guān)系的影響、在外加偏壓下形成與量子阱層中對應(yīng)的共振量子能級的作用；

勢壘層在結(jié)構(gòu)上隔離第一隔離層與量子阱層，作為第一隔離層與量子阱層之間的納米級厚度有限高勢壘，即第一隔離層與量子阱層之間電子量子共振隧穿的路徑；

量子阱層介于第一勢壘層與第二勢壘層之間，作為納米級厚度有限深電子勢阱提供沿能量縱向量子化的束縛量子態(tài)電子能級；

第二勢壘層在結(jié)構(gòu)上隔離量子阱層與第二隔離層，作為量子阱層與第二隔離層之間的納米級厚度有限高勢壘，即量子阱層與第二隔離層之間電子量子共振隧穿的路徑；

第二隔離層在器件結(jié)構(gòu)上連接勢壘層與發(fā)射區(qū)層，主要疏運(yùn)來自發(fā)射區(qū)層的電子，作為第二勢壘層與發(fā)射區(qū)層之間的熱傳輸路徑，隔離發(fā)射區(qū)層中電子的量子能級對第二勢壘層兩側(cè)束縛量子態(tài)能級關(guān)系的影響、在外加偏壓下形成與量子阱層對應(yīng)的共振量子能級；

發(fā)射區(qū)層與發(fā)射區(qū)金屬電極引腳之間形成歐姆接觸，連接第二隔離層與發(fā)射區(qū)金屬電極引腳，作為第二隔離層與發(fā)射區(qū)金屬電極引腳之間電子流的低阻通路和熱傳輸路徑；

集電區(qū)金屬電極引腳與集電區(qū)之間形成歐姆接觸,連接器件集電區(qū)與外部電路；鈍化層將器件的表面需要保護(hù)部分與外界環(huán)境之間隔離開來,并鈍化表面懸掛鍵。

2.如權(quán)利要求1所述的一種新型電壓域振蕩二極管，其特征在于：所述的鈍化層、集電區(qū)金屬電極引腳和發(fā)射區(qū)金屬電極引腳俯視結(jié)構(gòu)為三個(gè)同心圓或者同心正多邊形。

3.如權(quán)利要求1所述的一種新型電壓域振蕩二極管，其特征在于：所述的集電區(qū)層摻雜的InGaN濃度為1e¹⁸-1e¹⁹cm^-3。

4.如權(quán)利要求1所述的一種新型電壓域振蕩二極管，其特征在于：所述的中央量子結(jié)構(gòu)區(qū)域采用GaN基底通過分子束外延或者金屬有機(jī)化學(xué)汽相淀積外延依次生長InGaN/AlGaN/InGaN/GaN/InGaN、反向依次刻蝕外延層、外延生長絕緣介質(zhì)層、刻蝕金屬電極接觸孔、淀積金屬電極層及金屬電極層反刻的工藝制備。