[發明專利]一種復合型GaN基肖特基勢壘二極管及其制作方法

在審

• 申請號: 202310349804.1
• 申請日: 2023-04-03
• 公開（公告）號: CN116504845A
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 白俊春;程斌;平加峰;賈永
• 申請（專利權）人: 上海格晶半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 北京博識智信專利代理事務所(普通合伙) 16067
• 代理人: 牛琳

本發明公開了一種復合型GaN基肖特基勢壘二極管及其制作方法，復合型GaN基肖特基勢壘二極管包括襯底層、若干異質結層、傳輸層、漂移層、介質層、陽極和陰極；若干異質結層依次疊設于襯底層上；傳輸層設置于異質結層上；漂移層設置于傳輸層上；介質層設置于傳輸層和漂移層的內側面上；陽極設置于漂移層頂面、介質層側面和異質階層的外側面上；陰極設置于傳輸層頂面、外側面和異質結層的外側面上；本發明所制備的復合型GaN基肖特基勢壘二極管中，通過凹槽設計，使陽極頂部與GaN漂移層接觸，陽極側面和底部與多個異質結結構接觸，使得器件的導通電阻更低、電流驅動能力更強。

技術領域

本發明涉及微電子器件技術領域，具體是指一種復合型GaN基肖特基勢壘二極管及其制作方法。

背景技術

與第一代半導體材料Si以及第二代半導體材料GaAs相比，以SiC和GaN為代表的第三代寬禁帶半導體具有高擊穿電場強度和電子飽和速度更高等優勢，因此從理論上講，GaN功率器件能夠獲得更低的導通電阻和更高的擊穿電壓，使功率密度及功耗利用率顯著提高。另一方面，GaN材料的禁帶寬度相較于傳統半導體材料更大(3.44eV)，本征載流子濃度低，因此GaN器件可在200℃以上的高溫以及輻照環境下工作，可靠性和穩定性更高。

目前的GaN基功率二極管主要由橫向和縱向兩種器件類型組成。橫向器件是通過在溝道層上外延勢壘層形成異質結結構，借助GaN基材料體系的極化效應，在異質結界面產生二維電子氣(2DEG)作為導電溝道。因為溝道中的2DEG面密度和遷移率都較高，因此橫向器件可以實現極低的導通電阻。尤其是近幾年被廣泛研究的多溝道橫向GaN基肖特基勢壘二極管，通過采用多個異質結的堆疊在陰陽極之間形成多個并聯的2DEG導電通路，極大地降低了器件的導通電阻，有利于實現高耐壓大功率器件。但橫向器件中電流崩塌問題較為嚴重。縱向器件是通過摻雜的GaN體材料進行傳輸導電，由于GaN自支撐襯底價格昂貴、成本較高，因此縱向器件多為基于藍寶石或Si襯底的異質外延準垂直器件。對于準垂直器件，由于器件電極在同側，正向導電時會出現電流集邊效應，由此導致熱分布不均勻，影響器件的電流驅動能力。

所以，一種復合型GaN基肖特基勢壘二極管及其制作方法成為人們亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提高GaN基肖特基二極管的正向電流驅動能力，進而實現大功率器件的制備。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案為：一種復合型GaN基肖特基勢壘二極管，所述復合型GaN基肖特基勢壘二極管包括襯底層、若干異質結層、傳輸層、漂移層、介質層、陽極和陰極；

所述若干異質結層依次疊設于襯底層上；

所述傳輸層設置于異質結層上；

所述漂移層設置于傳輸層上；

所述介質層設置于傳輸層和漂移層的內側面上；

所述陽極設置于漂移層頂面、介質層側面和異質階層的外側面上；

所述陰極設置于傳輸層頂面、外側面和異質結層的外側面上。

進一步的，所述襯底層的材質包括但不限于藍寶石和Si。

進一步的，所述異質結層包括自下而上設置的GaN溝道層和AlGaN勢壘層；所述GaN溝道層和AlGaN勢壘層形成AlGaN/GaN異質結，AlGaN層厚度為15～25nm，Al的摩爾分數為25～35％，GaN層厚度為25-75nm。

進一步的，所述傳輸層為n型重摻雜的GaN傳輸層，所述n型重摻雜的GaN傳輸層的厚度為1-3um；

所述漂移層為n型輕摻雜的GaN漂移層，所述n型輕摻雜的GaN漂移層的厚度為1-9um。

進一步的，所述介質層的厚度為50nm-100nm。