[发明专利]一种肖特基二极管及其制造方法

说明书

本发明涉及一种肖特基二极管，包括：衬底，其包括垂直界面；沟道层，其设置在垂直界面之外；沟道提供层，其设置在沟道层之外，沟道层中邻近沟道层与沟道提供层的界面形成垂直的二维电子气2DEG或者二维空穴气2DHG；第一电极，其与垂直的二维电子气2DEG或二维空穴气2DHG电连接，形成欧姆接触；以及第二电极，其与沟道提供层形成肖特基接触。本发明还涉及一种肖特基二极管的制造方法。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种肖特基二极管及其制造方法。

背景技术

III族氮化物半导体是重要的半导体材料，主要包括AlN、GaN、InN及这些材料的化合物如AlGaN、InGaN、AlInGaN等。由于具有直接带隙、宽禁带、高击穿电场强度等优点，以GaN为代表的III族氮化物半导体在发光器件、电力电子、射频器件等领域具有广阔的应用前景。

与传统的Si等非极性半导体材料不同，III族氮化物半导体具有极性，或者说他们是极性半导体材料。极性半导体具有许多独特的特性。尤为重要的是，在极性半导体的表面或两种不同的极性半导体界面处存在固定极化电荷。这些固定极化电荷的存在可吸引可移动的电子或空穴载流子，从而形成二维电子气 2DEG或二维空穴气2DHG。这些二维电子气2DEG或二维空穴气2DHG的产生不需要附加电场，也不依赖于半导体内的掺杂效应，是自发产生的。极性半导体界面处的二维电子气或二维空穴气可以具有较高的面电荷密度。同时，由于不需要掺杂，二维电子气或二维空穴气受到的离子散射等作用也大大减少，因此具有较高的迁移率。较高的面电荷密度和迁移率使得这种界面处自发产生的二维电子或空穴气体具有良好的导通能力和很高的响应速度。结合氮化物半导体本身固有的高击穿电场强度等优点，这种二维电子气或二维空穴气可被用于制作肖特基二极管,在高能量、高电压或高频率的应用中性能显著优于传统的Si或GaAs器件。然而，现有的结构却存在较多缺陷，严重制约了其应用范围。

发明内容

本发明涉及一种肖特基二极管，包括：衬底，其包括垂直界面；沟道层，其设置在垂直界面之外；沟道提供层，其设置在沟道层之外，沟道层中邻近沟道层与沟道提供层的界面形成垂直的二维电子气2DEG或者二维空穴气 2DHG；第一电极，其与垂直的二维电子气2DEG或二维空穴气2DHG电连接，形成欧姆接触；以及第二电极，其与沟道提供层形成肖特基接触。

特别的，其中沟道层和沟道提供层材料为氮化物半导体。

特别的，所述的肖特基二极管，其中衬底是Si衬底、Al₂O₃蓝宝石衬底、 SiC衬底或GaN本征衬底。

特别的，垂直界面晶格可以具有六角对称性，其中衬底是Si衬底，垂直界面是Si(111)面，其中衬底是Al2O3蓝宝石衬底，垂直界面是Al2O3的(0001) 面，其中衬底是SiC衬底，垂直界面是SiC的(0001)或(000-1)面，其中衬底是GaN本征衬底，垂直界面是GaN本征衬底的(0001)面或(000-1)面。

特别的，所述的肖特基二极管，其中第一电极与第二电极同处于具有二维电子气2DEG或2DHG一侧。

特别的，所述的肖特基二极管，其中第一电极与第二电极处于不同的两侧。

特别的，所述的肖特基二极管，进一步包括：耗尽层，其设置在沟道提供层外，且能够将沟道层中的二维电子气2DEG或二维空穴气2DHG耗尽。

特别的，所述的肖特基二极管，进一步包括：耗尽层电极，其设置在耗尽层外，与耗尽层形成欧姆接触或肖特基接触。

特别的，所述的肖特基二极管，进一步包括成核层，其在衬底的垂直界面上。

特别的，所述的肖特基二极管，进一步包括缓冲层，缓冲层在成核层与沟道层之间。

特别的，所述的肖特基二极管，进一步包括衬底上方形成的绝缘层。