[发明专利]一种同型异质结构IMPATT二极管及其制作方法

权利要求书

1.一种同型异质结构IMPATT二极管，其特征在于：包括由下往上依次设置的n型GaN衬底(1)、n++-GaN阴极欧姆接触层(2)、n-GaN漂移区(3)、n+-GaN雪崩区(4)、n++-InGaN阳极欧姆接触层(5)和阳极(6)；

钝化层(7)位于阳极(6)外部，阴极(8)位于n++-GaN阴极欧姆接触层(2)形成的环形台面上层并位于钝化层(7)外部。

2.根据权利要求1所述的同型异质结构IMPATT二极管，其特征在于：所述n++-GaN阴极欧姆接触层(2)材料为n++-GaN，厚度为1～2μm，掺杂浓度为0.05×10¹⁸～1×10²⁰cm^-3，下端有刻蚀形成的环形台面，厚度为10～100nm。

3.根据权利要求1所述的同型异质结构IMPATT二极管，其特征在于：所述n-GaN漂移区(3)材料为n-GaN，厚度为0.5～5μm，掺杂浓度为0.1×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁷cm^-3。

4.根据权利要求1所述的同型异质结构IMPATT二极管，其特征在于：所述n+-GaN雪崩区(4)材料为n+-GaN，厚度为0.1～2μm，掺杂浓度为0.1×10¹⁸cm^-3～5×10¹⁸cm^-3。

5.根据权利要求1所述的同型异质结构IMPATT二极管，其特征在于：所述n++-InGaN阳极欧姆接触层(5)材料为n++-InGaN，厚度为10～100nm，In组分为15％以上，掺杂浓度为0.05×10²⁰cm^-3～1×10²⁰cm^-3。

6.根据权利要求1所述的同型异质结构IMPATT二极管，其特征在于：所述阳极(6)包括Ti、Al、Ni和Au金属层，总厚度为100nm～200nm。

7.根据权利要求1所述的同型异质结构IMPATT二极管，其特征在于：所述阴极(8)包括Ti、Al、Ni和Au金属层，总厚度为100nm～200nm。

8.根据权利要求1所述的同型异质结构IMPATT二极管，其特征在于：所述钝化层(7)材料为SiN，相对介电常数范围为10～200，厚度为n++-GaN阴极欧姆接触层(2)、n-GaN漂移区(3)、n+-GaN雪崩区(4)、n++-InGaN阳极欧姆接触层(5)和阳极(6)厚度之和减去n++-GaN阴极欧姆接触层(2)环形台面厚度。

9.一种权利要求1所述的同型异质结构IMPATT二极管的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

S1、选取SiC衬底片作为初始材料，形成n型GaN衬底(1)；

S2、在n型GaN衬底(1)上采用金属有机物化学气相淀积MOCVD方法向外延生长出n++-GaN阴极欧姆接触层(2)；

S3、在n++-GaN阴极欧姆接触层(2)上利用MOCVD方法外延生长出n-GaN漂移区(3)；

S4、在n-GaN漂移区(3)上利用MOCVD方法外延生长出n+-GaN雪崩区(4)；

S5、在n+-GaN雪崩区(4)上利用MOCVD方法外延生长出n++-InGaN阳极欧姆接触层(5)；

S6、采用刻蚀技术对所述n++-GaN阴极欧姆接触层(2)、n-GaN漂移区(3)、n+-GaN雪崩区(4)和n++-InGaN阳极欧姆接触层(5)进行刻蚀，从而在所述n++-GaN阴极欧姆接触层(2)的上表面形成环形台面；

S7、在n++-InGaN阳极欧姆接触层(5)的上表面上淀积Ti、Al、Ni和Au多层金属，采用金属剥离技术形成阳极(6)；

S8、利用射频磁控溅射设备在n++-GaN阴极欧姆接触层(2)正面淀积形成SiN钝化层(7)；

S9、在所述n++-GaN阴极欧姆接触层(2)环形台面上淀积Ti、Al、Ni和Au多层金属，采用金属剥离技术形成阴极(8)；进行快速热退火处理，使n++-GaN阴极欧姆接触层(2)与阴极(8)之间、n++-InGaN阳极欧姆接触层(5)与阳极(6)之间形成欧姆接触。