[發明專利]一種基于場板和復合勢壘層的GaN基肖特基勢壘二極管

在審

• 申請號: 201810984772.1
• 申請日: 2018-08-28
• 公開（公告）號: CN109192788A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）人: 鄭雪峰;馬曉華;郝躍;白丹丹
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 郝夢玲

本發明涉及一種基于場板和復合勢壘層的GaN基肖特基勢壘二極管，包括襯底、位于襯底上的緩沖層和位于緩沖層上的溝道層；位于溝道層上的復合勢壘層，包括第一勢壘層、第二勢壘層和第三勢壘層；位于第一勢壘層上的陰極；位于第二勢壘層上的復合陽極，包括陽極歐姆接觸和陽極肖特基接觸；位于第三勢壘層上的P型GaN帽層；位于P型GaN帽層上的基極；覆蓋在復合勢壘層、P型GaN帽層、陽極肖特基接觸和基極上的鈍化層。本發明實施例的GaN基肖特基勢壘二極管通過引入復合勢壘層、P型GaN帽層、基極和復合陽極，在提高器件擊穿電壓的同時減小了器件的開啟電壓，改善了器件的擊穿特性和可靠性。

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，具體涉及一種基于場板和復合勢壘層的GaN基肖特基勢壘二極管。

背景技術

隨著微電子技術的發展，傳統第一代Si半導體和第二代GaAs半導體功率器件性能已接近其材料本身決定的理論極限，而以氮化鎵(GaN)為代表的寬禁帶半導體材料，由于具有更大的禁帶寬度、更高的臨界擊穿電場和更高的電子飽和漂移速度，且化學性能穩定、耐高溫、抗輻射等突出優點，在制備高性能功率器件方面脫穎而出，在二極管領域應用潛力巨大。

GaN基肖特基勢壘二極管(Schottky Barrier Diode，SBD)是替代Si基肖特基勢壘二極管的理想器件。然而，目前GaN基SBD器件從理論到工藝技術都存在很多不足，其性能遠未達到應有的水平。因此，GaN基SBD器件還有很大的開發潛力。

為了充分利用GaN材料的高臨界擊穿電場等優異特性，現有技術提出了以下兩種方法來提高GaN基SBD器件的耐壓特性。第一種是通過場板結構來提高GaN基SBD器件的耐壓特性，場板技術是一種傳統的用來改善器件耐壓的常用終端技術。GaN基SBD器件中場板的基本結構是通過淀積、光刻以及刻蝕的方法，在肖特基金屬電極外圍制備一層介質薄膜，將肖特基電極適當延伸到介質的上方，從而在電極外圍形成一圈金屬-絕緣層-半導體結構。場板結構通過改變陽極(肖特基電極)邊緣耗盡層邊界的彎曲程度，從而改變耗盡層中的電場分布，降低峰值電場強度，來提高器件的擊穿電壓。然而場板的引入會使器件寄生電容增大，影響器件的高頻和開關特性。第二種是通過保護環結構來提高GaN基SBD器件的耐壓特性，保護環結構也是目前GaN基SBD器件(特別是垂直結構的器件)中普遍采用的結構之一。這種工藝首先采用局部氧化的辦法，在肖特基接觸的邊緣形成一層氧化層，然后在此基礎上擴散或者離子注入形成一層P型保護環結構。保護環結構可有效調制器件表面電場，使器件橫向電場分布更加均勻，從而提高器件的擊穿電壓。但是保護環結構的實現依賴于在半導體材料中進行精確可控的局部摻雜，一般要通過熱擴散或者離子注入技術來實現。對于GaN材料，P型雜質(如Mg)在GaN中的擴散系數非常低，以致無法用熱擴散的方法實現準確的局部摻雜；而離子注入技術尚未成熟，其導致的晶格損傷很難用退火的方法來消除。

綜上所述，現有技術在提高傳統GaN基SBD器件的耐壓特性的同時會影響器件的其他性能；并且在傳統GaN基SBD器件中，肖特基接觸勢壘會同時影響器件的正向開啟電壓及反向耐壓，使得二者很難同時實現較高的性能指標。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于場板和復合勢壘層的GaN基肖特基勢壘二極管。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明實施例提供了一種基于場板和復合勢壘層的GaN基肖特基勢壘二極管，包括襯底、位于所述襯底上的緩沖層和位于所述緩沖層上的溝道層，還包括：

第一勢壘層，位于所述溝道層上；

第二勢壘層，位于所述溝道層上；

第三勢壘層，位于所述溝道層上并且設置在所述第一勢壘層和所述第二勢壘層之間，所述第一勢壘層、所述第二勢壘層和所述第三勢壘層共同形成復合勢壘層；

陰極，位于所述第一勢壘層上；

陽極歐姆接觸，位于所述第二勢壘層上；