[实用新型]氮化镓肖特基势垒二极管

说明书

氮化镓肖特基势垒二极管，涉及氮化镓功率半导体器件。包括基板、过渡层、漂移层、有源区、漂移通道、场板和金属电极层；有源区包括依次相接的漂移层和有源区第一半导体层；有源区第一半导体层、漂移层和两个漂移通道构成一个环状的漂移区结构，相对于仅有横向漂移区的横向型氮化镓肖特基势垒二极管结构或者仅有垂直漂移区的垂直型氮化镓肖特基势垒二极管结构，漂移区的路径总长度大于制作在相同基板及外延层尺寸的横向型器件结构，由此增大氮化镓肖特基势垒二极管的阻断电压。本案具有提高器件的阻断电压，同时使阳极电极、阴极电极和场板电极汇集于器件结构的顶面，形成共面的器件输入输出电极结构，便于器件平面集成等特点。

技术领域

本实用新型涉及氮化镓功率半导体器件，尤其是一种高阻断电压的氮化镓肖特基势垒二极管，属于电力电子器件技术领域。

背景技术

作为第三代半导体典型代表的氮化镓材料具备禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速率高、抗辐射能力强等优点，氮化镓肖特基势垒二极管（SBD）因其高阻断电压、高开关速度、低功耗等优点在5G移动通信、半导体照明、消费电子等领域具有广阔的应用前景。

现行技术中的氮化镓肖特基势垒二极管主要采用基于GaN体材料的垂直型SBD 和基于AlGaN/GaN 等异质结二维电子气(2DEG) 的横向型SBD 两种结构形式。

垂直型氮化镓肖特基势垒二极管制作在同质外延的氮化镓半导体衬底上，现行技术中的垂直型氮化镓肖特基势垒二极管一般通过增加漂移区纵向厚度来提高阻断电压，实现高功率密度芯片，但氮化镓外延半导体层的缺陷密度与外延层的厚度成正比，较大厚度的氮化镓半导体外延层中的缺陷密度较大，影响了器件关键的阻断电压和反向漏电流等性能指标的提高，且现行氮化镓衬底制备技术在尺寸和成本上的不足限制了基于自支撑氮化镓衬底的氮化镓肖特基势垒二极管的制备与应用。

横向型氮化镓肖特基势垒二极管制作在异质外延的氮化镓半导体衬底上，外延基板为价格低廉的硅基板，或者碳化硅基板、蓝宝石基板。相对于垂直型氮化镓SBD，由于2DEG电子浓度高、迁移率高，基于AlGaN/GaN 异质结横向型氮化镓SBD具有接触电阻小、结电容小、截止频率高等特点，现行技术中的横向型氮化镓肖特基势垒二极管一般通过增大极间间距即增大漂移区长度的方法来获得更高的阻断电压，因此会增大器件的芯片尺寸和导通电阻，减小单位芯片面积上的有效电流密度和芯片性能，且制作在异质材料上的氮化镓半导体外延层的缺陷密度较大，影响器件关键的阻断电压、导通电阻、反向漏电流等性能指标的提高。

并且，垂直结构的氮化镓肖特基势垒二极管中的阳极电极位于器件结构的顶面，阴极电极位于器件结构的底面，或者通过制作台面结构使阴极电极位于台面底部的两侧，均为非共面的输入输出电极结构，不便于器件的平面集成及其在功率集成电路中的应用。

实用新型内容

本实用新型针对以上问题，提供了一种采用二维环形漂移区结构，增大器件结构中漂移区的长度，提高器件的阻断电压，同时使阳极电极、阴极电极和场板电极汇集于器件结构的顶面，形成共面的器件输入输出电极结构，便于器件的平面集成和在功率集成电路中应用的氮化镓肖特基势垒二极管。

本实用新型的技术方案是：

氮化镓肖特基势垒二极管，包括基板、过渡层、漂移层、有源区、漂移通道、场板和金属电极层；

所述基板、过渡层、漂移层自下而上依次相接设置；

所述漂移通道设有两个，和所述有源区分别与漂移层的上端相接；

两个所述漂移通道分别位于有源区的两侧，并通过漂移通道内隔离层与有源区相隔离；

所述有源区包括自下而上依次相接的漂移层和有源区第一半导体层；

所述漂移通道包括自下而上依次相接的通道漂移层和漂移通道欧姆接触层以及位于通道漂移层和漂移通道欧姆接触层内外两侧的漂移通道内隔离层和漂移通道外隔离层；