[发明专利]一种部分P型GaN帽层RESURF GaN基肖特基势垒二极管

说明书

本发明涉及一种部分P型GaN帽层RESURF GaN基肖特基势垒二极管，其特征在于，包括：衬底层，所述衬底层上的缓冲层，所述缓冲层上的沟道层，所述沟道层上的势垒层，所述势垒层两端的阴极和复合阳极，与所述复合阳极相连且位于所述势垒层上的部分P型GaN帽层，覆盖在所述势垒层、所述部分P型GaN帽层、所述复合阳极、所述阴极上的钝化层，其中，所述沟道层与所述势垒层形成异质结，所述P型GaN帽层与所述势垒层形成PN结，所述阴极为阴极欧姆接触，所述复合阳极包括阳极欧姆接触和阳极肖特基接触。本发明实施例引入部分P型GaN帽层，并采用复合阳极，制备出具有低正向开启电压、高反向击穿电压的GaN基肖特基势垒二极管。

技术领域

本发明属于半导体领域，具体涉及一种部分P型GaN帽层RESURF GaN基肖特基势垒二极管。

背景技术

随着微电子技术的发展，传统第一代Si半导体和第二代GaAs半导体功率器件性能已接近其材料本身决定的理论极限。进一步减少芯片面积、提高工作频率、降低导通电阻、提高击穿电压等性能成为了国内外研究的焦点。而以氮化镓(GaN)为代表的宽禁带半导体材料近年来在制备高性能功率器件方面脱颖而出，应用潜力巨大。GaN基肖特基势垒二极管是替代Si基肖特基势垒二极管的理想器件。然而，目前GaN基肖特基势垒二极管器件从理论到工艺技术都存在很多不足，其性能远未达到应有的水平。因此，GaN基肖特基势垒二极管器件还有很大的开发潜力。

为了充分利用GaN材料的高临界击穿电场等优异特性，现有技术提出了以下两种方法来提高GaN基SBD器件的耐压特性。场板技术是一种传统的用来改善器件耐压的常用终端技术。GaN基肖特基势垒二极管中场板的基本结构是通过淀积、光刻以及刻蚀的方法，在肖特基金属电极外围制备一层介质薄膜，将肖特基电极适当延伸到介质的上方，从而在电极外围形成一圈金属-绝缘层-半导体结构。场板结构通过改变阳极(肖特基电极)边缘耗尽层边界的弯曲程度，从而改变耗尽层中的电场分布，降低峰值电场强度，来提高器件的击穿电压。然而场板的引入会使器件寄生电容增大，影响器件的高频和开关特性。保护环结构也是目前GaN基肖特基势垒二极管(特别是垂直结构的器件)中普遍采用的结构之一。这种工艺首先采用局部氧化的办法，在肖特基接触的边缘形成一层氧化层，然后在此基础上扩散或者离子注入形成一层P型保护环结构。保护环结构可有效调制器件表面电场，使器件横向电场分布更加均匀，从而提高器件的击穿电压。但是保护环结构的实现依赖于在半导体材料中进行精确可控的局部掺杂，一般要通过热扩散或者离子注入技术来实现。对于GaN材料，P型杂质(如Mg)在GaN中的扩散系数非常低，以致无法用热扩散的方法实现准确的局部掺杂；而离子注入技术尚未成熟，其导致的晶格损伤很难用退火的方法来消除。

综上所述，在传统的GaN基肖特基势垒二极管中，肖特基接触势垒会影响器件的正向开启电压及反向耐压，且很难同时满足二者实现较高的性能指标，这使得器件在设计及工作时，正向损耗及耐压能力之间存在折衷。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种部分P型GaN帽层RESURFGaN基肖特基势垒二极管。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种部分P型GaN帽层RESURF GaN基肖特基势垒二极管，包括：

衬底层，

所述衬底层上的缓冲层，

所述缓冲层上的沟道层，

所述沟道层上的势垒层，

所述势垒层两端的阴极和复合阳极，

与所述复合阳极相连且位于所述势垒层上的部分P型GaN帽层，

覆盖在所述势垒层、所述部分P型GaN帽层、所述复合阳极、所述阴极上的钝化层，