[发明专利]超结结构及超结器件

说明书

本发明公开了一种超结结构，超结结构为由第一薄层和第二薄层交替排列而成的自然超结结构；第一薄层由具有自发极化的氮化镓材料组成，第二薄层的材料为不同于氮化镓的半导体材料且第二薄层的材料也具有自发极化，利用第一薄层和第二薄层的自发极化特性在第一薄层和第二薄层的界面处形成束缚电荷，束缚电荷有利于吸引载流子并在界面处形成导电沟道。本发明还公开了一种超结器件。本发明能形成电荷完全平衡的氮化镓的超结结构，同时具有低比导通电阻和高击穿电压的优势。

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别是涉及一种超结(superjunction)器件；本发明还涉及一种超结器件。

背景技术

现有功率器件比导通电阻(Ron,sp)与击穿电压(BreakdownVoltage)存在联系，击穿电压越高往往也会造成比较高的比导通电阻。对于传统的功率半导体器件，存在Ron,spvs.BV的物理极限，又称作一维物理极限(1-Dlimit)。

电荷功率器件的发明可以打破这个极限。最典型的电荷平衡器件结构就是超结器件。现有超结器件在漂移区使用不同的掺杂如N型掺杂和P型掺杂形成电荷平衡结构。这种超结工艺在硅器件中较为成熟，但是对于宽禁带半导体却不能套用。尤其在氮化镓中，因为很难通过离子注入形成P型掺杂，所以制造电荷平衡器件有所困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种超结结构，能形成电荷完全平衡的氮化镓的超结结构，同时具有低比导通电阻和高击穿电压的优势。为此，本发明还提供一种超结器件。

为解决上述技术问题，本发明提供的超结结构为由第一薄层和第二薄层交替排列而成的自然超结结构。

所述第一薄层由具有自发极化的氮化镓材料组成，所述第二薄层的材料为不同于氮化镓的半导体材料且所述第二薄层的材料也具有自发极化，利用所述第一薄层和所述第二薄层的自发极化特性在所述第一薄层和所述第二薄层的界面处形成束缚电荷，所述束缚电荷有利于吸引载流子并在所述界面处形成导电沟道。

进一步的改进是，所述超结结构形成在具有第一导电类型重掺杂的氮化镓衬底上。

进一步的改进是，所述第一薄层为非掺杂的本征结构。

进一步的改进是，所述第二薄层为非掺杂的本征结构。

进一步的改进是，所述第二薄层的材料包括：AlGaN，ALN，SiC。

进一步的改进是，所述界面处的载流子浓度由所述第一薄层和所述第二薄层的厚度调节或者由所述第二薄层的材料的组成元素的摩尔组分调节。

为解决上述技术问题，本发明提供的超结器件的漂移区中设置有超结结构，所述超结结构为由第一薄层和第二薄层交替排列而成的自然超结结构。

所述第一薄层由具有自发极化的氮化镓材料组成，所述第二薄层的材料为不同于氮化镓的半导体材料且所述第二薄层的材料也具有自发极化，利用所述第一薄层和所述第二薄层的自发极化特性在所述第一薄层和所述第二薄层的界面处形成束缚电荷，所述束缚电荷有利于吸引载流子并在所述界面处形成导电沟道。

进一步的改进是，所述超结结构形成在具有第一导电类型重掺杂的氮化镓衬底上。

进一步的改进是，所述第一薄层为非掺杂的本征结构；所述第二薄层为非掺杂的本征结构。

进一步的改进是，所述第二薄层的材料包括：AlGaN，ALN，SiC。

进一步的改进是，所述界面处的载流子浓度由所述第一薄层和所述第二薄层的厚度调节或者由所述第二薄层的材料的组成元素的摩尔组分调节。

进一步的改进是，所述超结器件为超结肖特基二极管。

在所述氮化镓衬底背面形成有由背面金属层组成的阴极。