[發(fā)明專利]帶有斜場板的氮化鎵結(jié)勢壘肖特基二極管及其制作方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011138083.2
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112186033A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周弘;楊蓉;雷維娜;張進(jìn)成;劉志宏;郝躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01L29/20
• 分類號: H01L29/20;H01L29/40;H01L29/06;H01L29/872;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

本發(fā)明公開了一種帶有斜場板的氮化鎵結(jié)勢壘肖特基二極管及其制作方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)擊穿電壓低、可靠性差的問題。其自下而上包括歐姆陰極金屬層(4)、N+氮化鎵襯底層(1)、N?氮化鎵外延層(2)、P型結(jié)層(3)及肖特基陽極金屬層(5)，該肖特基陽極金屬層(5)兩端的上方設(shè)有第一鈍化介質(zhì)層(6)；該肖特基陽極金屬層(5)和第一鈍化介質(zhì)層(6)的上方設(shè)有第一金屬場板層(7)；該第一金屬場板層(7)兩端的上方設(shè)有第二鈍化介質(zhì)層(8)；該第一金屬場板層(7)和第二鈍化介質(zhì)層(8)的上方設(shè)有第二金屬場板層(9)。本發(fā)明增高了氮化鎵結(jié)勢壘肖特基二極管的反向擊穿電壓，降低其反向漏電，可用于高頻高功率電子設(shè)備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種氮化鎵結(jié)勢壘肖特基二極管，可用于制作各種高功率電子設(shè)備。

背景技術(shù)

氮化鎵功率器件因其具有高擊穿，高遷移率，高頻高效等特性，吸引著其在功率器件應(yīng)用領(lǐng)域的快速發(fā)展。采用氮化鎵材料制備而成的肖特基二極管較傳統(tǒng)材料相比具有高的可靠性和穩(wěn)定性，因此在高功率、高溫等惡劣工作條件下也能較好的發(fā)揮其器件性能。傳統(tǒng)的垂直型氮化鎵肖特基二極管的正反向工作原理為金屬、半導(dǎo)體接觸時產(chǎn)生勢壘高度的變化，但其反向耐壓特性并不突出，因此實(shí)際擊穿電壓與理論值有一定偏差。為增高其擊穿電壓，減小反向漏電效應(yīng)，結(jié)勢壘肖特基二極管結(jié)構(gòu)應(yīng)用而生。

隨著集成電路行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)階段對高功率、高頻器件的需求越來越大，功率器件的性能直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量與效率。以二極管為例，在該種工作環(huán)境下要求器件有快速導(dǎo)通和關(guān)閉的能力、耐壓耐高溫的優(yōu)越性能，二極管的正反向特性顯得尤為重要。另外，反向漏電的減小在對產(chǎn)品效率提升的同時更是達(dá)到了節(jié)能少耗的目標(biāo)。

現(xiàn)有的結(jié)勢壘肖特基二極管結(jié)構(gòu)如圖1所示，其自下而上包括歐姆陰極金屬層4、N+氮化鎵襯底層1、N-氮化鎵外延層2，在N-氮化鎵外延層2內(nèi)設(shè)有P型結(jié)層3，N-氮化鎵外延層上2設(shè)有肖特基陽極金屬層5。目前關(guān)于氮化鎵結(jié)勢壘肖特基二極管的研究報道相對較少，因此氮化鎵基結(jié)勢壘肖特基二極管具有巨大的研究價值。但現(xiàn)有的這種結(jié)勢壘肖特基二極管結(jié)構(gòu)由于沒有終端結(jié)構(gòu)的保護(hù)，器件反向性能不夠突出。另外，由于現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的P型結(jié)選用同質(zhì)材料，因而在器件反向工作時，耗盡程度不高，導(dǎo)致漏電流較大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出帶有斜場板的氮化鎵結(jié)勢壘肖特基二極管及其制作方法，以有效增大氮化鎵二極管的反向擊穿電壓、降低漏電流，提升器件性能。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的：

1.一種帶有斜場板的氮化鎵結(jié)勢壘肖特基二極管，其自下而上包括歐姆陰極金屬層、N+氮化鎵襯底層、N-氮化鎵外延層、P型結(jié)層及肖特基陽極金屬層，其特征在于：肖特基陽極金屬層兩端的上方設(shè)有第一鈍化介質(zhì)層；肖特基陽極金屬層和第一鈍化介質(zhì)層的上方設(shè)有第一金屬場板層；第一金屬場板層兩端的上方設(shè)有第二鈍化介質(zhì)層；在第一金屬場板層和第二鈍化介質(zhì)層的上方設(shè)有第二金屬場板層。

進(jìn)一步，所述N-氮化鎵外延層的厚度為3um～10um，載流子濃度為1E15cm-3～1E16cm-3，N+氮化鎵襯底層載流子濃度為1E17cm-3～1E18cm-3。

進(jìn)一步，所述P型結(jié)層(3)采用P型氧化鎳材料，且結(jié)深為300nm～500nm。

進(jìn)一步，所述第一鈍化介質(zhì)層和第二鈍化介質(zhì)層的材料為SiO2、Al2O3、Si3N4中的一種，厚度為50nm～200nm；所述第一金屬場板層和第二金屬場板的材料為Ti/Au，其厚度為50nm～200nm。

進(jìn)一步，所述歐姆陰極金屬層，采用Ti、Al、Ni、Au和Pt金屬中的一種材料形成單層或多種材料組成多層；所述肖特基陽極金屬層，采用Ni、Au和W金屬中的一種材料形成單層或多種多層材料組成多層。

2.一種氮化鎵結(jié)勢壘肖特基二極管的制作方法，其特征在于，包括如下步驟：