[發明專利]氮化鎵異質結PIN與SBD對管集成器件

在審

• 申請號: 202210577611.7
• 申請日: 2022-05-25
• 公開（公告）號: CN114975432A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 周弘;楊慧玲;黨魁;張進成;霍樹棟;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L27/08
• 分類號: H01L27/08;H01L29/868;H01L29/872;H01L21/8252
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

1.一種氮化鎵異質結PIN與SBD對管集成器件，包括碳化硅襯底(1)、氮化鎵重摻雜n+層(2)、氮化鎵本征n-層(31)、氮化鎵本征n-層(32)、氮化鎵本征n-層(33)、重摻雜p+層(4)、公共陰極(5)、PIN結陽極(6)、肖特基結陽極(7)和(8)、空氣橋結構以及沿垂直于器件橫截面方向的中間在n+層(2)上的一條深至碳化硅襯底(1)表面的隔離槽；其特征在于，在同一碳化硅襯底(1)上，并列設置第一級異質結PIN對管和第二、三級SBD對管，其中第一級PIN對管由兩個結構完全相同的異質結PIN單管組成，第二、三級SBD對管分別由兩個結構完全相同的SBD單管組成；每級對管的兩個單管沿垂直于器件橫截面方向的中間呈對稱分布，結構完全相同；空氣橋結構連接其中一側單管的陽極和對稱單管的陰極，實現對管結構；每級對管之間通過一側單管共陰極結構實現器件級聯。

2.根據權利要求1所述的氮化鎵異質結PIN與SBD對管集成器件，其特征在于：所述碳化硅襯底(1)的上方淀積n+層(2)、n+層(2)的上方并列淀積n-層31、公共陰極(5)、n-層(32)，n-層(33)；n-層(31)的上方依次淀積p+層(4)、PIN結陽極(6)；n-層(32)和n-層(33)的上方分別淀積肖特基陽極(7)和(8)。

3.根據權利要求1所述的氮化鎵異質結PIN與SBD對管集成器件，其特征在于：所述PIN結陽極(6)、p+層(4)、n-層(31)、n+層(2)和公共陰極(5)構成準垂直結構的異質結PIN單管，空氣橋結構連接PIN單管的陽極和對稱PIN單管的陰極，形成第一級PIN對管；由肖特基結陽極(7)、n-層(32)、n+層(2)和公共陰極(5)構成準垂直結構的SBD單管，空氣橋結構連接上方SBD單管的陽極和對稱SBD單管的陰極，形成第二級SBD對管；由肖特基結陽極(7)、n-層(33)、n+層(2)和公共陰極(5)構成準垂直結構的SBD管，空氣橋結構連接上方SBD單管的陽極和對稱SBD單管的陰極，形成第三級SBD對管。

4.根據權利要求1所述的氮化鎵異質結PIN與SBD對管集成器件，其特征在于：所述氮化鎵重摻雜n+層的厚度為0.1-5μm，摻雜濃度為10¹⁸-10²⁰cm^-3；所述氮化鎵本征n-層的厚度為1-100μm，摻雜濃度為10¹⁴-10¹⁶cm^-3。

5.根據權利要求1所述的氮化鎵異質結PIN與SBD對管集成器件，其特征在于：所述重摻雜P型層采用氧化鎳材料或氧化銅材料，厚度為0.1-5μm，摻雜濃度為10¹⁸-10²⁰cm^-3。

6.根據權利要求1所述的氮化鎵異質結PIN與SBD對管集成器件，其特征在于：公共陰極(5)的金屬材料為Ti/Al、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Pt/Au；每一層的厚度為20-200nm，總厚度不超過500nm。

7.根據權利要求1所述的氮化鎵異質結PIN與SBD對管集成器件，其特征在于：陽極電極(6)的金屬材料為為Ti/Au、Ni/Au或Ti/Al，第一層金屬厚度為15-100nm，第二層金屬厚度為20-200nm。

8.根據權利要求1所述的氮化鎵異質結PIN與SBD對管集成器件，其特征在于：所述肖特基結陽極的金屬材料采用Ni、Pt、Pd、Au、W中的任意一種或任意幾種的組合，每一層金屬的厚度為20-200nm，總厚度不超過500nm。