[发明专利]一种垂直结构的氮化镓功率二极管器件及其制作方法

说明书

本发明提供一种垂直结构的氮化镓功率二极管器件制作方法，其中包括：步骤一、提供衬底以及衬底上的外延层；步骤二、提供外延层表面进行图形化并刻蚀凹槽；步骤三、在凹槽之间的外延层表面淀积第一阳极金属；步骤四、在凹槽中和第一层阳极金属表面覆盖第二阳极金属；步骤五、在器件背面制作阴极。本发明能够提高器件的正向输出电流以及反向阻断电压，提高氮化镓功率二极管的器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种垂直结构的氮化镓功率二极管器件及其制作方法。

背景技术

现代科技对半导体功率器件的体积，可靠性，耐压，功耗等方面不断提出更高的要求。随着晶体管特征尺寸的缩小，由于短沟道效应等物理规律和制作成本的限制，主流硅基材料与CMOS技术正发展到10纳米工艺节点而很难继续提升。氮化镓具有较宽的禁带宽度，高热导率、强原子键、化学稳定性好、工作温度高、击穿电压高、抗辐照能力强等性质，适用于光电子、高温大功率器件和高频微波器件等应用。所以氮化镓被认为是新一代集成电路半导体材料，具有广阔的应用前景。

半导体功率二极管的几何结构包括两类：横向结构和垂直结构。以蓝宝石为生长衬底的横向结构的大功率氮化镓基二极管具备大尺寸、低成本以及良好的CMOS工艺兼容性等优点，但是较难获得很高的输出电流，散热效率低，电流拥塞，电流密度低，生产成本高，并且不可避免会受到由表面态导致的高压电流坍塌等难题的困扰。

在现有技术中，为解决横向结构的大功率氮化镓基半导体二极管的散热问题，倒装焊技术被提出，但是，倒装焊技术工艺复杂，生产成本高。另外，传统垂直结构的氮化镓基二极管的衬底成本极高，并且对衬底剥离技术要求极高，不易实现。

因此，亟需设计一种新型垂直结构的氮化镓基功率二极管及其制作方法，从而解决横向结构大功率氮化镓基半导体二极管输出电流小、电流坍塌等问题，有效应用于高压大功率电子应用领域。

发明内容

本发明提供的垂直结构的氮化镓功率二极管器件及其制作方法，能够针对现有技术的不足，有效提高氮化镓基半导体二极管器件的输出电流，解决电流坍塌问题，提高氮化镓基半导体二极管器件的性能。

第一方面，本发明提供一种垂直结构的氮化镓功率二极管器件制作方法，其中包括：

步骤一、提供衬底以及所述衬底上的外延层；

步骤二、提供所述外延层表面进行图形化并刻蚀凹槽；

步骤三、在所述凹槽之间的所述外延层表面淀积第一阳极金属；

步骤四、在所述凹槽中和所述第一层阳极金属表面覆盖第二阳极金属；

步骤五、在所述器件背面制作阴极。

可选地，所述步骤一中的衬底为重掺杂N⁺-GaN衬底，所述外延层为轻掺杂N^--GaN外延层。

可选地，所述步骤二通过栅槽刻蚀工艺刻蚀得到所述凹槽。

可选地，所述步骤三还包括对所述第一阳极金属进行图形化的步骤，用于实现与所述凹槽之间的外延层表面接触。

可选地，所述第一阳极金属为合金或非合金。

可选地，所述第一阳极金属为高温合金，用于与所述外延层表面实现良好接触。

可选地，所述步骤四还包括对所述第二阳极金属进行图形化的步骤，用于覆盖所述凹槽内和所述第一阳极金属表面。

另一方面，本发明提供一种根据上述的方法制作的二极管器件，其中包括：

衬底以及所述衬底上的外延层；

淀积在所述外延层表面刻蚀的凹槽之间的第一阳极金属；