[发明专利]具有本征GaN帽层和多沟道的肖特基势垒二极管及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有本征GaN帽层和多沟道的肖特基势垒二极管及制备方法，肖特基势垒二极管包括：衬底层、成核层、缓冲层、异质结多沟道结构、本征GaN帽层、阳电极、阴电极和阳极场板，衬底层、成核层、缓冲层、异质结多沟道结构和本征GaN帽层依次层叠；阳电极设置在本征GaN帽层和异质结多沟道结构的一端；阴电极位于本征GaN帽层和异质结多沟道结构的另一端；阳极场板位于阳电极和本征GaN帽层上。该肖特基二极管中，本征厚GaN帽层结构能有效缓解势垒层表面态的作用来抑制电流崩塌，提高器件的可靠性；异质结多沟道结构能够提高电子迁移率，增大器件总二维电子气密度，减小材料方阻，减小串联电阻，实现器件在高频高压应用领域的利用率。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种具有本征GaN帽层和多沟道的肖特基势垒二极管及制备方法。

背景技术

随着半导体技术的发展，以GaN、AlN、InN等为代表的III族氮化物半导体材料具有突出特点，在微波通讯、功率应用等领域得到了广泛应用。其中GaN材料具有较高的临界场强，电子饱和速率和极限工作温度以及较宽的禁带宽度，所以GaN材料是制作高频、高压、高温和大功率器件的理想材料。在对GaN器件的应用中，由于GaN功率器件是通过异质结接触，在异质结界面处形成高浓度的二维电子气(2DEG)来进行导电的，不存在少子的反向恢复，所以开关速度更快。因此，GaN基肖特基势垒二极管(Schottky Barrier Diode，SBD)具有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。

但是，在GaN基肖特基势垒二极管的发展进程中，由于理论和工艺上的不足，器件的性能远没有达到理想水平，在AlGaN/GaN异质结肖特基二极管中，材料本身存在一定的缺陷，这主要是由于一般情况下GaN材料通过异质外延形成，从而产生额外的漏电路径，导致漏电流增大，影响器件的击穿电压。另一方面，AlGaN/GaN横向肖特基二极管由于导电路径接近器件表面，在高压状态下，表面态对器件有不可忽视的影响，在没有达到GaN材料的临界击穿电场时，高电场效应会对阳电极电子场致发射隧穿进入表面钝化层，这些隧穿的电子会中和AlGaN层的表面极化正电荷，而这些表面极化正电荷直接关系到异质结界面处2DEG的浓度大小，部分表面正电荷被中和会降低高密度的2DEG浓度，从而使横向AlGaN/GaN肖特基二极管输出电流明显减小。

总而言之，缓冲层缺陷和表面缺陷会导致电流崩塌效应，降低器件的输出功率。如果将GaN基肖特基二极管用于整流电路中，虽然多子导电而无少子积累，容易实现高频高效整流，但是耐压不高，无法应用在高压场景中。因此，研究并发展更高水平的GaN基肖特基势垒二极管成为国内外研究的重点方向之一，实现不受电荷存储效应影响的具有串联电阻小的耐高压GaN基肖特基势垒二极管作为优异的高压整流器件成为目前亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种具有本征GaN帽层和多沟道的肖特基势垒二极管及制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种具有本征GaN帽层和多沟道的肖特基势垒二极管，包括：衬底层、成核层、缓冲层、异质结多沟道结构、本征GaN帽层、阳电极、阴电极和阳极场板，其中，

所述衬底层、所述成核层、所述缓冲层、所述异质结多沟道结构和所述本征GaN帽层依次层叠；

所述阳电极设置在所述本征GaN帽层和所述异质结多沟道结构的一端，与所述异质结多沟道结构中的多沟道接触；(标红的地方均已确认)

所述阴电极位于所述本征GaN帽层和所述异质结多沟道结构的另一端，与所述异质结多沟道结构中的多沟道接触；

所述阳极场板位于所述阳电极和所述本征GaN帽层上。

在本发明的一个实施例中，所述异质结多沟道结构包括依次交替层叠的沟道层和势垒层，其中，底层沟道层位于所述缓冲层上。