[实用新型]一种PIN二极管器件结构

说明书

本实用新型为一种PIN二极管器件结构。该二极管器件结构包括以下两种：第一种，二极管器件结构沿着外延生长方向依次包括：P‑型欧姆电极、P‑型重掺杂半导体传输层、N‑型插入层、N‑型本征层、N‑型重掺杂半导体传输层和N‑型欧姆电极；或者，第二种，二极管器件结构沿着外延生长方向依次包括：N‑型欧姆电极、N‑型重掺杂半导体传输层、N‑型本征层、N‑型插入层、P‑型重掺杂半导体传输层以及P‑型欧姆电极。本实用新型中利用极化效应的PIN二极管器件，生产成本低，制作工艺简单，正向工作性能好，实现了低于未利用化效应PIN器件10⁶的漏电流，且击穿电压也由348V增加到747V，反向性能得到了极大提升。

技术领域

本实用新型涉及电力电子器件技术领域，具体地说是一种利用极化效应调控击穿电压的 PIN二极管器件。

背景技术

对于电力电子器件，目前的研究重点包括PIN二极管和肖特基势垒(SchottkySBD)二极管。1975年，自Glover.G.H.报道了第一个6H-SiCSBD以来，对于电力电子器件的研究一直持续至今。在器件的工艺制作及电学特性方面，K.Tone等人用Ni作肖特基接触和衬底的欧姆接触金属，多次注入Al形成P⁺区，采用MJTE的结终端技术制作了4H-SiCMPS，并对器件在室温至250℃条件下进行了测试，其I-V特性表明它具有类似PIN二极管的较小反向漏电流和优良正向特性。V.d’Alessandro等人基于600V的MPS器件详细讨论了PIN和 Schottky部分的几何尺寸对其工作性能的影响。

在过去的几十年里，pn结半导体接触和肖特基接触是实现整流特性基本元件，使用它们的半导体器件如：PIN二极管、双极晶体管、高电子移动晶体管、绝缘栅双极晶体管等都已经在当今得到了广泛的应用。PIN二极管是两边分别为重掺杂的n+型和p+型半导体，中间夹一层电阻率很高的本征层即I层，以实现较高的击穿电压，同时本征层的加入使PIN二极管不仅可以应用在低频到高频范围，还可用作光电二极管。近年来，PIN二极管由于其具有开关速度快，反向击穿电压高，可控功率大，损耗小，以及在正反向偏置下能得到近似短路和开路的良好特性，在军用，民用领域的电子装备中应用十分广泛，成为了不可或缺的关键器件，所以设计优良的PIN二极管显得极为重要。

近年来，AlGaN/GaN基的肖特基势垒二极管由于其高电子迁移率、高临界击穿电场和高工作温度等优良特点，激发了学术界和工业界的巨大兴趣。现今，大量的科研工作都致力于在GaN基二极管的正反向性能上建立平衡，其中开启电压、导通电阻、反向漏电流和击穿电压就是影响二极管整流损耗特性和功率处理能力的关键参数，而提高击穿电压、减小正向开启电压以及实现两者之间的平衡就是优化二极管器件性能所面临的核心问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种PIN二极管器件结构。该结构改变PIN结构为“NIP”结构，并在P-型重掺杂半导体传输层和N-型本征层间插入一层AlGaN薄层，利用GaN/AlGaN间的极化效应所产生的电场与外加电压的电场方向相反这一特点，达到增加击穿电压的目的。

本实用新型解决该技术问题所采用的技术方案是：

一种PIN二极管器件结构，该二极管器件结构包括以下两种：

第一种，二极管器件结构沿着外延生长方向依次包括：P-型欧姆电极、P-型重掺杂半导体传输层、N-型插入层、N-型本征层、N-型重掺杂半导体传输层和N-型欧姆电极；

或者，第二种，二极管器件结构沿着外延生长方向依次包括：N-型欧姆电极、N-型重掺杂半导体传输层、N-型本征层、N-型插入层、P-型重掺杂半导体传输层以及P-型欧姆电极；

所述P-型重掺杂半导体传输层的材质为GaN，厚度为10nm～10μm。