[發(fā)明專利]一種復合終端結構的氮化鎵二極管

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• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108538923A
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設計）人: 劉文凱;徐尉宗;周東;陸海
• 申請（專利權）人: 南京大學
• 主分類號: H01L29/868
• 分類號: H01L29/868;H01L29/207;H01L29/06
• 代理公司: 南京蘇創(chuàng)專利代理事務所(普通合伙) 32273
• 代理人: 張學彪

1.一種復合終端結構的氮化鎵二極管，包括i型GaN本征層和p型GaN接觸層，其特征在于：復合終端結構的氮化鎵二極管為準垂直p-i-n結構；p型GaN接觸層與i型GaN本征層之間加了一層低摻雜的p型GaN過渡層。

2.如權利要求1所述的復合終端結構的氮化鎵二極管，其特征在于：p型GaN過渡層的平均摻雜濃度介于1×10¹⁷/cm^-3-1×10¹⁹/cm^-3之間；p型GaN過渡層的厚度為0.1-1μm。

3.如權利要求1或2所述的復合終端結構的氮化鎵二極管，其特征在于：從下到上依次包括：藍寶石、碳化硅或硅襯底、緩沖層、n型GaN接觸層、i型GaN本征層、p型GaN過渡層和p+型GaN接觸層，其中，i型GaN本征層、p型GaN過渡層以及p+型GaN接觸層共同形成下大上小的臺面狀，i型GaN本征層的下表面面積小于n型GaN接觸層的上表面面積，i型GaN本征層位于n型GaN接觸層的中心位置；i型GaN本征層、p型GaN過渡層以及p+型GaN接觸層的外圍設有鈍化層；p+型GaN接觸層上設有上金屬接觸電極，n型GaN接觸層上設有n型金屬接觸電極。

4.如權利要求3所述的復合終端結構的氮化鎵二極管，其特征在于：臺面狀的傾角為5°-45°。

5.如權利要求3所述的復合終端結構的氮化鎵二極管，其特征在于：上金屬接觸電極和n型金屬接觸電極的厚度均為0.1-10μm。

6.如權利要求3所述的復合終端結構的氮化鎵二極管，其特征在于：n型GaN接觸層的平均摻雜濃度介于1×10¹⁷/cm^-3-1×10²⁰/cm^-3之間；i型GaN本征層的平均摻雜濃度介于1×10¹⁴/cm^-3-1×10¹⁷/cm^-3之間；p+型GaN接觸層的平均摻雜濃度大于p型GaN過渡層的平均摻雜濃度。

7.如權利要求3所述的復合終端結構的氮化鎵二極管，其特征在于：p+型GaN接觸層的厚度為0.01-3μm；i型GaN本征層的厚度為0.1-10μm；n型GaN接觸層的厚度為0.1-10μm。

8.如權利要求3所述的復合終端結構的氮化鎵二極管，其特征在于：鈍化層所采用的材料的平均擊穿場強均大于3MV/cm。

9.如權利要求3所述的復合終端結構的氮化鎵二極管，其特征在于：鈍化層所采用的材料為SiO₂、Si₃N₄、SiN_x、AlN、Al₂O₃、HfO₂或ZrO₂中的一種或二種以上任意配比的混合物。

10.如權利要求3所述的復合終端結構的氮化鎵二極管，其特征在于：其制備方法為：在藍寶石、碳化硅或硅襯底上依次外延生長緩沖層、n型GaN接觸層、i型GaN本征層、p型GaN過渡層以及p+型GaN接觸層；然后利用光刻膠回流和等離子體干法刻蝕方法由上至下形成小角度傾斜臺面，刻蝕深度直至n型GaN接觸層，并對刻蝕損傷修復，傾角角度介于5°-45°之間；最后完成二極管頂部和底部金屬電極的制備，其中，頂部金屬電極位于p+型GaN接觸層的頂部，底部電極位于n型GaN接觸層；金屬電極的厚度為0.1-10μm，金屬電極的材料為鈦、鋁、鎳、金或鉑中的至少一種。