[发明专利]一种低导通电压氮化镓肖特基势垒二极管及其制造方法

说明书

本发明提供了一种低导通电压氮化镓肖特基势垒二极管，其中的阳极包括欧姆接触金属A、p型GaN层和二极管阳极电极，阴极为欧姆接触金属B，在欧姆接触金属A和欧姆接触金属B下方的AlGaN势垒层内形成金属扩散区。当施加正偏压于阳极时，p型GaN层和欧姆接触金属A为等电位，p型栅极区马上开启，电流藉由欧姆接触金属A流向欧姆接触金属B，欧姆接触金属A即可降低导通的电压；在反向电压下，电子导通通道关闭，二极管导通截止。此外p‑n接口的空乏区可以增强栅极空乏电子的能力，藉以降低漏电流并提升二极管的崩溃电压。

技术领域

本发明涉及半导体光电器件技术领域，具体涉及一种低导通电压氮化镓肖特基势垒二极管，以及该氮化镓肖特基势垒二极管的制造方法。

背景技术

对于一般电器使用的二极管而言，肖特基二极管(Schottky barrier diode,SBD)因具有快速的切换速度，使器件切换时具有较低的能量损耗(Low switching losses)，能够改善电器产品使用功能。由于氮化镓属于宽带隙材料，具有高崩溃电场以及高电子饱和飘移速度，适合发展在AlGaN/GaN的异质结结构制作肖特基二极管。

对于功率二极管而言，降低开启后电阻(on-state resistance,Ron)及开启电压(turn-on voltage,Von)可以减小切换时的功率损耗，目前肖特基二极管形成肖基势垒，使得氮化镓开启电压(turn-on voltage,Von)约在1V到1.5V之间，因此日本Furukawa提出的场效应肖特基势垒二极管(FESBD,Field Effect Schottky Barrier Diode)结构，使用双重栅极(Dual Schottky Metal)在高肖特基势垒金属嵌入低肖特基势垒金属，为了避免器件因为嵌入低势垒金属提前崩溃，AlGaN势垒层成长厚度仅有5nm，如此高肖特基势垒金属在无外加偏压下便能关闭通道，来达到低的开启电压0.1V，但因较薄的AlGaN势垒层也造成二维电子气(2DEG)浓度降低，器件的顺向电流不大。2008年，Sharp公司提出SCFED(Schottky-Ohmic Combined Anode Field Effect Diode)结构，使用AlGaN层厚度为30nm，在肖特基势垒金属旁生长欧姆接触金属，然而因较厚的AlGaN层，使器件在未加偏压具有常开型的特性，为了达到常关型特性，在肖特基栅极区域利用氟离子掺杂AlGaN来降低2DEG的浓度达到常关型的特性，以得到开启电压接近0V，但因掺杂离子所使用的电浆会破坏材料特性，使得当器件操作在反向偏压200V时即会崩溃。因此需要在不掺杂离子的前提下使p型栅极二极管的开启电压降低至0V左右。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种低导通电压氮化镓肖特基势垒二极管。

本发明的第二目的在于提供上述氮化镓肖特基势垒二极管的制造方法。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

本发明涉及一种低导通电压氮化镓肖特基势垒二极管，包括：

衬底；

成核缓冲层，形成于所述衬底上；

GaN沟道层，形成于所述成核缓冲层上；

AlGaN势垒层，形成于所述GaN沟道层上；

Si₃N₄绝缘层，形成于所述AlGaN势垒层上；

阳极，形成于所述AlGaN势垒层上，并与所述AlGaN势垒层之间形成欧姆接触，所述阳极包括欧姆接触金属A、p型GaN层和二极管阳极电极，