[发明专利]一种基于GaN的横向结势垒肖特基二极管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于GaN横向结势垒肖特基二极管及其制备方法，此势垒肖特基二极管包括：从下至上依次层叠设置的衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层和钝化层；P注入区，设置于缓冲层、插入层和势垒层内，位于缓冲层、插入层和势垒层的一端，P注入区包括若干P区和若干N区，且两个相邻所述P区之间未进行P注入的区域由于存在二维电子气即为N区；阳电极，位于P注入区的上表面；阴电极，位于势垒层的上表面，且位于势垒层远离阳电极的一端。本势垒肖特基二极管及其制备方法，通过P注入区与二维电子气形成梳状的横向PN结，有效屏蔽低势垒高度的肖特基结，可以抑制肖特基势垒降低效应及控制反向漏电流，提高击穿电压，同时保持较低的开启电压。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种基于GaN的横向结势垒肖特基二极管及其制备方法。

背景技术

Baliga于1984年提出了基于Si的JBS二极管结构，JBS二极管包含n-漂移区中注入的P阱，这些P阱位于肖特基接触下方，构成互联的网络。在反偏条件下，这些P阱与n-漂移区形成的PN结将夹断P阱之间的漏电流，抑制反向漏电，有效屏蔽低势垒高度的肖特基结；在正偏条件下，这些P阱不参与导通，因为肖特基金属与注入的P区并没有形成欧姆接触，从而正向导通压降由肖特基势垒决定。近年来，肖特基势垒二极管(SBD，Schottky BarrierDiode)的低导通压降和极短的反向恢复时间对电路系统效率的提高引起了人们的高度重视并广泛应用。但传统的肖特基二极管反向阻断电压一般低于200V，远没有达到理论值，应用效率较低；反向漏电流较大，通常比PN结二极管大2～3个量级，且对温度敏感。

结势垒肖特基二极管(JBS，Junction Barrier Schottky)作为一种增强型肖特基二极管成为研究的热点，尤其在SiC领域已有诸多研究成果。结势垒肖特基二极管的突出优点是拥有肖特基势垒二极管的通态和快速开关特性，还有PIN二极管的关态和低泄漏电流特性。GaN凭借其更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场和较高的电子饱和漂移速度，以及化学性能稳定、耐高温和抗辐射等优异的物理和化学性质，在制备高性能功率器件方面脱颖而出，应用潜力巨大。基于GaN的垂直结势垒肖特基二极管已有报道研究，但相较于SiC的异质结，GaN的优势无法在垂直结构中体现，且GaN材料的位错问题使其垂直结构漏电较大，不能完全发挥结势垒肖特基二极管的结构优势，且GaN垂直结构相较于横向结构的工艺难度较大。在高压开关应用领域中，获得较小反向漏电流、较大反向耐压、较小正向导通压降和工艺简单的GaN二极管仍是现有技术的一个难题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于GaN横向结势垒肖特基二极管及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明的一个实施例提供了一种基于GaN横向结势垒肖特基二极管，包括：从下至上依次层叠设置的衬底层、成核层、缓冲层、插入层、势垒层和钝化层；

P注入区，设置于所述缓冲层、所述插入层和所述势垒层内，位于所述缓冲层、所述插入层和所述势垒层的一端，所述P注入区包括若干P区和若干N区，且每个所述N区设置于两个相邻所述P区之间；

阳电极，位于所述P注入区的上表面；

阴电极，位于所述势垒层的上表面且位于所述势垒层远离所述阳电极的一端。

在本发明的一个实施例中，所述P注入区在所述缓冲层内的深度大于所述缓冲层内的预设厚度，所述预设厚度为形成2DEG的所述缓冲层的厚度。

在本发明的一个实施例中，所述P注入区的长度大于或者等于所述阳电极的长度。

在本发明的一个实施例中，所述势垒层与所述阴电极的接触面为欧姆接触。

在本发明的一个实施例中，所述势垒层与所述阳电极的接触面为肖特基接触。