[发明专利]肖特基二极管

说明书

技术领域

本发明涉及一种能够用于例如功率器件中的肖特基二极管。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的III族氮化物半导体是GaN以及氮化铝(AlN)的带隙在室温下分别大到3.4eV以及6.2eV的宽隙半导体。因此，具有绝缘破坏电场大、电子的饱和漂移速度比砷化镓(GaAs)等化合物半导体或硅(Si)半导体等大的特征。

另外，在由AlGaN/GaN构成的异质结构中，在结晶面为(0001)面的异质界面上，由于自发极化以及压电极化的缘故而产生电荷，即使是未掺杂也能够获得1×10¹³cm^-2以上的表面载流子浓度。由此，能够使用异质界面的二维电子气体(2DEG：2Dimensional Electron Gas)来实现电流密度更大的二极管或异质结场效应晶体管(HFET：Hetero-junction Field Effect Transistor)。因此，当前也在活跃地进行使用有利于高输出化以及高耐压化的氮化物半导体的功率器件的研究以及开发。

另外，例如，通式AlGaN表示三元混晶Al_xGa_1-xN(这里，x为0≤x≤1)。与其相同，多元混晶是使用各构成元素的元素符号的排列、例如AlInN或GaInN等的简写。例如，氮化物半导体Al_xGa_1-x-yIn_yN(这里，x，y为0≤x≤1，0≤y≤1)简写为AlGaInN。

肖特基二极管是作为功率器件使用的二极管之一。在GaN系的二极管中开发了使用由AlGaN/GaN形成的异质结构的肖特基二极管。GaN系的肖特基二极管使用在未掺杂AlGaN层与未掺杂GaN层之间的界面生成的二维电子气体层作为沟道，因此，能够进行大电流并且低电阻的动作。

一般来讲，肖特基二极管具有与pn二极管相比开关特性优异的优点，另一方面，也存在反向的漏电流大的这一缺点。另外，通常在器件的表面上形成钝化膜作为表面保护膜。钝化膜具有抑制表面能级的形成，并减少被称为电流崩塌的正向电流降低的这一效果。而且，从可靠性这一点上来看，还具有防止杂质侵入器件的这一功能，因此，在器件的表面上形成钝化膜是必不可少的。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：JP特开2009-076866号公报

发明内容

发明要解决的技术课题

但是，本申请发明人发现了以下现象：如果在GaN系的肖特基二极管中形成钝化膜，则该肖特基二极管中的反向漏电流会大幅增加。产生该现象的原因可以认为是由于在钝化膜与未掺杂的铝镓(i-AlGaN)之间的界面形成了泄漏通道。

如上所述，在具有由AlGaN/GaN形成的异质结构的肖特基二极管中，降低反向的漏电流是要解决的课题，特别是降低形成钝化膜之后的漏电流是一个很大的问题。

鉴于上述问题，本发明的目的在于：在由氮化物半导体形成的肖特基二极管中，在不使启动电压上升的情况下降低反向的漏电流。

解决技术课题的手段

为了达到上述目的，本发明的由氮化物半导体构成的肖特基二极管被设置成使阻挡层介于阳极与i-AlGaN层的表面之间的结构。

具体而言，本发明的第一肖特基二极管具有：基板；半导体层层叠体，其包括在基板上形成的第一氮化物半导体层、以及在该第一氮化物半导体层上形成并且与第一氮化物半导体层相比带隙更大的第二氮化物半导体层；阳极电极以及阴极电极，它们在半导体层层叠体上相互隔开间隔地形成；以及阻挡层，其在阳极电极与阴极电极之间的区域形成为与第二氮化物半导体层相接，阳极电极的一部分以不与第二氮化物半导体层的表面相接的方式形成在阻挡层上，阳极电极与阻挡层的势垒高度(potential barrier height，以下相同)大于阳极电极与第二氮化物半导体层的势垒高度。

根据本发明的第一肖特基二极管，在阳极电极与阴极电极之间的区域具有以与第二氮化物半导体层相接的方式形成的阻挡层，并且，阳极电极的一部分以不与第二氮化物半导体层的表面相接的方式形成在阻挡层上。而且，阳极电极与阻挡层的势垒高度大于阳极电极与第二氮化物半导体层的势垒高度。根据该结构，阻挡层发挥界面漏电流的阻挡层的作用，因此，即使在将钝化膜形成在半导体层层叠体以及各电极上的情况下，也能够抑制反向的漏电流。

在本发明的第一肖特基二极管中，半导体层层叠体可以包括多层第一氮化物半导体层和第二氮化物半导体层，且第一氮化物半导体层与第二氮化物半导体层交替层叠。