[发明专利]具有垂直AlGaN/GaN异质结的GaN基肖特基二极管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有垂直AlGaN/GaN异质结的GaN基肖特基二极管及其制备方法，所述制备方法包括以下步骤：一、外延材料生长；二、再生长凹槽制作及再生长；三、电极制作。其能降低漂移层的等效电阻，提高单位面积的电流密度和面积使用率，从而提高了二极管的正向电流密度。

技术领域

本发明属于微电子器件技术领域，涉及一种GaN基肖特基二极管及其制备方法，具体涉及一种具有垂直AlGaN/GaN异质结的GaN基肖特基二极管及其制备方法。

背景技术

随着半导体技术的逐渐成熟，以GaN、SiC和半导体金刚石为代表的第三代半导体材料兴起，逐渐成为半导体行业的研究热点。与传统的半导体材料相比，氮化镓材料具有大的禁带宽度(3.4eV)、高的击穿场强(3.3MV/cm)，且具有良好的化学稳定性，较高的工作温度，较高的击穿电压和较低的导通电阻，这些特性弥补了前两代半导体材料的不足。因此，GaN在高温、高压等方面有良好的应用前景。目前，GaN二极管已应用于航空航天、汽车自动驾驶、无线功率传输等领域。

GaN二极管的结构主要分为横向结构和垂直结构。在常规横向结构中，电流崩塌和自热效应等是制约器件发展的重要问题。相较于横向结构器件，在相同器件尺寸下，垂直结构的GaN二极管具有更高的电流密度，且电流主要在GaN材料体内输运，当器件处于反向偏置时，器件内部的电场分布均匀，具有更高的反向耐压，可靠性更高。

肖特基二极管作为一种基本的双端器件，具有开启电压低，开关频率高等优点，在整流、检波、限幅等领域具有重要的应用，其正向着高击穿电压、高开关比、低导通电阻的方向发展。但是，现有技术制备的垂直结势垒肖特基(junction barrier schottky)二极管的耐压低、反向漏电大，且正向电流小。

鉴于现有技术的上述技术缺陷，需要提供一种改进的GaN基垂直肖特基二极管及其制备方法，以克服上述缺陷。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种具有垂直AlGaN/GaN异质结的GaN基肖特基二极管及其制备方法，其能够降低漂移层的等效电阻，提高单位面积的电流密度和面积使用率，从而提高了二极管的正向电流密度。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种具有垂直AlGaN/GaN异质结的GaN基肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)、在厚度为1～4μm的N⁺-GaN层的正面上生长一层厚度为3～9μm的N^--GaN层；

2)、在所述N⁺-GaN层和N^--GaN层上刻蚀凹槽，所述凹槽的宽度为3～5μm、深度为将所述N⁺-GaN层刻蚀掉100～500nm；

3)、整体生长一层厚度为10～40nm的AlGaN层；

4)、在所述N⁺-GaN层的底面上制作阴极；

5)、在所述AlGaN层上沉积一层厚度为0.1～1μm的介质层；

6)、刻蚀掉位于所述N^--GaN层上面的部分所述AlGaN层和介质层，露出所述N^--GaN层的顶面；

7)、在暴露出的所述N^--GaN层的顶面上刻蚀出阳极凹槽，所述阳极凹槽的深度为300-900nm；

8)、在所述阳极凹槽内以及剩余的所述介质层上制作阳极。

优选地，所述AlGaN层的Al组分为15％～50％。

优选地，所述介质层为Al₂O₃层、SiN层或SiO₂层。