[发明专利]一种功率型GaN基肖特基二极管及其制作方法

权利要求书

1.一种功率型GaN基肖特基二极管，包括金属衬底(11)以及通过金属衬 底(11)支撑连接的半导体外延叠层，该半导体外延叠层由外向金属衬底(11) 依次包含N型GaN层(3)、低掺杂的GaN层(4)和肖特基金属层(10)；其 特征在于，所述GaN基肖特基二极管具有上下电极结构，金属衬底(11)与肖 特基金属层(10)一起作为肖特基二极管的阳极；N型GaN层(3)下设有金属 电极作为阴极；

所述低掺杂的GaN层(4)和N型GaN层(3)中设有一柱形孔(5)和小 柱形孔(6)，所述柱形孔(5)和小柱形孔(6)相通的，所述柱形孔(5)和小 柱形孔(6)的填充材料由N型GaN层(3)向低掺杂的GaN层(4)方向依次 包含导电物质(7)、导电金属层(8)和绝缘体(9)，所述导电物质(7)和导 电金属层(8)构成一T形导电体，导电物质(7)与金属电极电接触一起作为 肖特基二极管的阴极，绝缘体(9)连接肖特基金属层(10)。

2.根据权利要求1所述的功率型GaN基肖特基二极管，其特征在于，所述 N型GaN层(3)与金属电极之间设有缓冲层(2)，且金属电极穿过缓冲层(2) 作为阴极。

3.根据权利要求1所述的功率型GaN基肖特基二极管，其特征在于，所述 金属电极为缓冲层(2)下表面淀积的金属层(12)，金属层(12)与导电物质 (7)形成良好欧姆接触作为肖特基二极管的阴极。

4.根据权利要求1所述的功率型GaN基肖特基二极管，其特征在于，所述 T形导电体中的导电金属层(8)与绝缘体(9)面连接，导电金属层(8)与绝 缘体(9)的连接界面位于柱形孔(5)中；所述绝缘体(9)为将导电金属层(8) 和肖特基金属层(10)电隔离的绝缘材料；所述T形导电体的填充材料为与N 型GaN层(3)形成欧姆接触的金属和/或合金。

5.根据权利要求1所述的功率型GaN基肖特基二极管，其特征在于，金属 电极为在N型GaN层(3)下表面通过蒸镀工艺的方法镀上一层金属层(12)， 与N型GaN层(3)一起作为肖特基二极管的阴极。

6.根据权利要求1所述的功率型GaN基肖特基二极管，其特征在于，将半 导体外延叠层转移到导电Si衬底(13)上，肖特基金属层(10)与导电Si衬底 (13)连接，在N型GaN层(3)下表面镀上金属层(12)，与N型GaN层(3) 一起作为肖特基二极管的阴极。

7.根据权利要求1所述的功率型GaN基肖特基二极管，其特征在于，所述 金属衬底(11)为Cu或Fe或Au或Cr。

8.一种功率型GaN基肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步 骤：

A、先把Si衬底(1)清洗干净，在金属有机化学气相沉积设备中，依次生 长缓冲层(2)，N型GaN层(3)和低掺杂的GaN层(4)；

B、半导体外延层沉积完毕后，通过干法刻蚀，在N型GaN层刻蚀出一柱 形孔(5)，该柱形孔的刻蚀深度要求刻蚀到N型GaN层(3)；

C、再次进行干法刻蚀，在已经刻蚀的图形中再次刻蚀一个直径较小的小柱 形孔(6)，该柱形孔的刻蚀深度要求一直刻蚀到Si衬底(1)；

D、在上述的柱形孔结构(5)和小柱形孔(6)形成的T形孔结构中蒸镀导 电物质(7)，通过高温退火，使得导电物质(7)与N型GaN层(3)形成欧姆 接触；

E、采用蒸镀工艺在导电物质(7)上镀上导电金属层(8)，使得导电金属 层(8)能够覆盖导电物质(7)起到保护作用；

F、采用淀积工艺在导电金属层(8)上淀积绝缘介质层(9)，使得绝缘介 质层完全填充整个柱形孔结构(5)和小柱形孔(6)；

G、采用蒸镀工艺在绝缘介质层(9)以及低掺杂GaN层(4)上面蒸镀肖 特基金属层(10)；

H、用电镀方法，在肖特基金属层(10)上面电镀上金属衬底(11)；

I、采用湿法腐蚀，将Si衬底(1)腐蚀掉，露出导电物质(7)，以导电物 质(7)作为导电阴极，并联封装形成器件。

9.根据权利要求8所述的功率型GaN基肖特基二极管的制备方法，其特征 在于，所述步骤A中，缓冲层(2)为高温生长的GaN/AlN超晶格结构或低温 生长AlN缓冲层或AlGaN组份渐变缓冲层，用于调控由晶格失配和热导率失配 引起的应力；所述步骤D中，形成欧姆接触的导电物质(7)为Ti/Al/Ni/Au合 金或Ti/Al/Ti/Au合金或Ti/Al/Mo/Au合金；所述步骤G中，肖特基金属层(10) 为Ni/Au合金或Pt/Au合金或Pd/Au合金。