[发明专利]极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件及其制作方法

权利要求书

1.一种极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件，其特征在于，包括：

第一异质结，其包括第一半导体和形成于第一半导体上的第二半导体，所述第二半导体具有宽于第一半导体的带隙，且所述第一异质结构中形成有二维电子气；

第二异质结，其包括所述第二半导体和形成于所述第二半导体上的第三半导体，所述第三半导体具有窄于所述第二半导体的带隙，所述第二异质结中形成有二维空穴气；

第四半导体，其形成于所述第二半导体上，用于将第一异质结中的位于第四半导体下方的二维电子气耗尽，并且所述第四半导体和第三半导体在与所述Ⅲ族氮化物二极管器件的轴线垂直的方向上紧密结合；

阳极和阴极，其中所述阳极包括相互电连接的第一阳极和第二阳极，所述第一阳极和阴极与所述第一异质结中的二维电子气电连接，所述第二阳极与第四半导体电连接；

其中，所述第一半导体的材质为GaN；

所述第二半导体的材质选自Al_xGa_(1-x)N、AlInGaN或In_xAl_(1-x)N，0＜x≤1；

所述第三半导体的材质选自高阻或本征GaN、高阻或本征InGaN、高阻或本征InN，或者GaO；

所述第四半导体的材质选自p型GaN、p型InGaN、p型InN、p-NiO或p-GaO。

2.根据权利要求1所述的极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件，其特征在于：所述第一阳极与第二阳极一体设置。

3.根据权利要求1或2所述的极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件，其特征在于：所述第四半导体被第二阳极掩盖。

4.根据权利要求1所述的极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件，其特征在于：所述第二阳极与第四半导体之间形成欧姆接触或肖特基接触。

5.根据权利要求1所述的极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件，其特征在于：所述第一阳极和阴极均与第二半导体形成欧姆接触。

6.根据权利要求1所述的极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件，其特征在于：当在所述第二阳极上施加的电压大于一开启电压时，所述二极管器件处于开启状态，所述开启电压至少足以使位于第二阳极与第四半导体接触处正下方的第一异质结的局部区域内形成二维电子气并将第一阳极与阴极电连接；而当在所述第二阳极上施加的电压小于所述开启电压时，所述二极管器件处于关闭状态。

7.根据权利要求6所述的极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件，其特征在于：所述阴极接地。

8.权利要求1-7中任一项所述极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件的制作方法，其特征在于，包括：

在衬底上依次设置第一半导体、第二半导体和第四半导体，

制作阳极和阴极，所述阳极包括相互电连接的第一阳极和第二阳极，并使第一阳极及阴极与所述第一异质结中的二维电子气电连接，且使第二阳极与第四半导体形成欧姆接触或肖特基接触；以及

对分布于阳极和阴极之间的第四半导体进行掺杂处理形成第三半导体。

9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，包括：以金属有机化学气相沉积、分子束外延、原子层沉积、物理气相沉积和磁控溅射中的任一种方式生长形成第一半导体、第二半导体和第四半导体。

10.根据权利要求9所述的制作方法，其特征在于，包括：所述衬底选自氮化镓、碳化硅、硅或蓝宝石衬底。

11.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，包括：通过离子注入、高温扩散和等离子体处理中的任一种方式对第四半导体进行掺杂处理，从而形成第三半导体，其中采用的掺杂元素选自F、N、Ar或H；或者，通过高温热氧化对第四半导体进行氧化处理，从而形成第三半导体。