[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

说明书

本发明公开了一种极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件及制作方法。所述器件包括：包括第一、第二半导体的第一异质结，所述第一异质结构中形成有二维电子气；包括所述第二半导体和第三半导体的第二异质结，所述第二异质结中形成有二维空穴气；形成于所述第二半导体上的第四半导体，所述第四半导体与第三半导体在水平方向上紧密连接；所述第四半导体为p型掺杂，可以将所述第一异质结中的二维电子气耗尽；与第一异质结连接的阳极和阴极，所述阳、阴极与所述第一异质结中二维电子气电连接，所属阳极同时与第四半导体形成电连接。

技术领域

本发明涉及一种二极管器件，具体涉及一种极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件及其制作方法，属于功率半导体技术领域。

背景技术

Ⅲ族氮化物(如GaN)具有大禁带宽度、高电子迁移率、高击穿场强等优点，能够满足下一代电力电子系统对功率器件更大功率、更高频率、更小体积和更高温度的工作的要求，因此Ⅲ族氮化物制成的二极管器件成为新一代功率器件研究的热点。传统的采用肖特基金属接触的Ⅲ族氮化物二极管还面临许多问题，如开启电压大、击穿电压低和反向漏电大等。

Jae-Gil Lee等采用刻蚀AlGaN势垒层的方式制备的AlGaN/GaN二极管器件，开启电压0.37V，远小于常规肖特基结构的二极管开启电压，但是反向漏电流较大(IEEEElectron Device Letters,vol.34,no.2,Feb2013)。

Silvia Lenci等采用结终端技术制备的肖特基二极管器件，反向电流得到了有效的降低，但是正向导通电流密度依然很低(IEEE ElectronDevice Letters,vol.34,no.8,Aug2013)。

周琦等提出了一种采用欧姆接触作为阳极和阴极，采用AlGaN/GaN异质结的二维电子气作为导电沟道，将靠近阳极AlGaN势垒层刻蚀一定深度，制备金属-绝缘层-半导体接触，该金属与阳极相连，从而实现正向电压开启和反向电压关断功能(CN103872145A)。该器件可以实现较低的阈值电压和导通电流密度。但是由于刻蚀AlGaN势垒层技术难度较大，刻蚀损伤较高，该器件的制备存在一定的难度。

总之，现有Ⅲ族氮化物二极管还存在诸多缺陷，如开启电压大、击穿电压低和饱和电流低等，这也是本领域一直渴望解决的难题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件及制作方法，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种极化超结的Ⅲ族氮化物二极管器件，其包括：

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并与第三半导体紧密连接，且能够将第一异质结中的二维电子气耗尽；

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。

优选的，所述第四半导体与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。

进一步地，所述第四半导体为p型半导体。

优选的，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。

优选的，所述第一阳极和阴极与第二半导体形成欧姆接触。