[發明專利]GaN異質結快恢復二極管器件結構及其制作方法

在審

• 申請號: 201910724127.0
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN112349789A
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 張衛;王巍;李曉茜;盧紅亮;黃偉
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L29/861
• 分類號: H01L29/861;H01L29/267;H01L21/329
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種GaN異質結快恢復二極管器件結構，其特征在于，包括：

依次設置的正極金屬層、基底層以及負極金屬層；

其中，所述基底層包括GaN襯底層以及形成在所述GaN襯底層表面上的GaN外延層；

所述GaN外延層遠離GaN襯底層一側外表面上具有凹槽，

所述凹槽內填充有P型Si材料，

所述負極金屬層，覆蓋在所述GaN襯底層遠離所述GaN外延層一側的外表面上，

所述正極金屬層，覆蓋在所述所述GaN外延層遠離所述GaN襯底層一側的外表面上以及覆蓋在所述P型Si材料遠離所述GaN襯底層一側的外表面上。

2.根據權利要求1所述的GaN異質結快恢復二極管器件結構，其特征在于：

其中，所述P型Si材料為P型多晶硅。

3.根據權利要求1所述的GaN異質結快恢復二極管器件結構，其特征在于：

其中，所述基底層材料為n型摻雜外延層生長在同質外延GaN襯底上形成的材料。

4.根據權利要求1所述的GaN異質結快恢復二極管器件結構，其特征在于：

其中，所述正極金屬層由Ni金屬層和Au金屬層組成。

5.根據權利要求1所述的GaN異質結快恢復二極管器件結構，其特征在于：

其中，所述負極金屬層由Ti金屬層、Al金屬層、Ni金屬層以及Au金屬層組成。

6.權利要求1-5任意一項所述的GaN異質結快恢復二極管器件結構的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，在GaN外延材料上，使用等離子增強化學沉積法沉積SiN作為掩蔽層，在所述掩蔽層上表面鋪展一層光刻膠，形成光刻膠層，光刻P型窗口，通過曝光顯影，開出P型窗口，采用反應離子刻蝕法依次刻蝕P型窗口中的掩蔽層和GaN外延材料，形成GaN深槽；

步驟2，除去所述光刻膠層，采用物理氣相沉積濺射P型α-非晶Si填充GaN深槽，并用爐退火工藝，將所述P型α-非晶Si轉變為低阻P型非晶硅，再采用等離子刻蝕除去多余的多晶硅和全部掩蔽層，獲得表面平整的基底層；

步驟3，采用電子束蒸發負極金屬材料，并快速熱退火，在基底層遠離GaN深槽的外表面上的形成負極金屬層；

步驟4，采用電子束蒸發正極金屬材料，在基底層具有GaN深槽的外表面上的形成正極金屬層。

7.根據權利要求6所述的GaN異質結快恢復二極管器件結構的制作方法，其特征在于：

其中，所述GaN深槽深度為0.5μm-1μm。

8.根據權利要求6所述的GaN異質結快恢復二極管器件結構的制作方法，其特征在于：

其中，所述掩蔽層厚度為500nm-800nm。

9.根據權利要求6所述的GaN異質結快恢復二極管器件結構的制作方法，其特征在于：

其中，所述P型窗口寬度為0.8μm-1μm。

10.根據權利要求6所述的GaN異質結快恢復二極管器件結構的制作方法，其特征在于：

其中，所述P型α-非晶Si的摻雜濃度為5×10¹⁵cm^-3-8×10¹⁵cm^-3。