氮化镓基功率二极管及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种氮化镓基功率二极管及其制作方法，在重掺杂N型氮化镓衬底上方生长第一轻掺杂N型氮化镓外延层；在第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层；对P型氮化镓外延层和第一轻掺杂N型氮化镓外延层进行刻蚀，以形成贯穿于P型氮化镓外延层或贯穿于P型氮化镓外延层并伸入第一轻掺杂N型氮化镓外延层的刻蚀图形；在含有刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层；制作阳极和阴极，以形成氮化镓基功率二极管。本发明专利技术采用外延法替代离子注入法来形成氮化镓基功率二极管中的P型掺杂结构，杂质有效激活率高，避免了依靠退火技术来提高离子注入中杂质有效激活率的问题，降低了工艺实现的难度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件
，尤其涉及一种氮化镓基功率二极管及其制作方法。
技术介绍
随着人们对半导体器件要求的提高，氮化镓作为第三代半导体材料以其独特的能带特点和优异的电学、光学性质受到了越来越多的关注。二极管器件在半导体领域占有极其重要的地位，横向结构氮化镓基功率二极管虽然具备大尺寸、低成本以及良好的CMOS工艺兼容性等优点，但是较难获得较高的输出电流，并且不可避免受地到由表面态导致的高压电流坍塌等难题的困扰。因此，垂直结构氮化镓基功率二极管凭借大输出电流，低电流坍塌等优点，在高压大功率电力电子等应用领域具备很大应用潜力。在实现本专利技术的过程中，专利技术人发现现有技术中至少存在如下技术问题：传统的垂直结构氮化镓基功率二极管往往采用离子注入的方式来实现P型氮化镓掺杂，这样氮化镓功率二极管中的杂质有效激活率低，离子注入后需用退火技术来提高杂质的有效激活率。
技术实现思路
本专利技术提供的氮化镓基功率二极管及其制作方法，采用外延法替代离子注入法来形成氮化镓基功率二极管中的P型掺杂结构，杂质有效激活率高，避免了依靠退火技术来提高离子注入中杂质有效激活率的问题，降低了工艺实现的难度。第一方面，本专利技术提供一种氮化镓基功率二极管的制作方法，包括：在重掺杂N型氮化镓衬底上方生长第一轻掺杂N型氮化镓外延层；在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层；对所述P型氮化镓外延层和所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层进行刻蚀，以形成贯穿于所述P型氮化镓外延层或贯穿于所述P型氮化镓外延层并伸入所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的刻蚀图形；在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层；制作阳极和阴极，以形成所述氮化镓基功率二极管。可选地，在所述含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层之前，还包括：在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层中，未被刻蚀的P型氮化镓外延层上方生长金属，其中所述金属的生长高度与所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层的生长高度持平。可选地，所述在第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层包括：利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长所述P型氮化镓外延层。可选地，所述P型氮化镓外延层的厚度小于所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的厚度。可选地，所述制作阳极和阴极包括：在所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层上方沉积接触金属作为所述氮化镓基功率二极管的阳极。在所述重掺杂N型氮化镓衬底下方沉积接触金属作为所述氮化镓基功率二极管的阴极。第二方面，本专利技术提供一种氮化镓基功率二极管，包括：重掺杂N型氮化镓衬底、所述重掺杂N型氮化镓衬底上方生长出的第一轻掺杂N型氮化镓外延层、所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长出的P型氮化镓外延层、所述P型氮化镓外延层上方生长出的第二轻掺杂N型氮化镓外延层、贯穿于所述P型氮化镓外延层或贯穿于所述P型氮化镓外延层并伸入所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层中的刻蚀图形、所述重掺杂N型氮化镓衬底下方生长出的阴极、所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长出的阳极。可选地，在含有刻蚀图形的P型氮化镓外延层中，未被刻蚀的P型氮化镓外延层与所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层之间还有金属，其中所述金属的高度与所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层的高度持平。可选地，所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长出P型氮化镓外延层是利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法形成的。可选地，所述P型氮化镓外延层的厚度小于所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的厚度。可选地，所述阳极的形成方式为：在所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层上方沉积接触金属作为所述氮化镓基功率二极管的阳极。所述阴极的形成方式为：在所述重掺杂N型氮化镓衬底下方沉积接触金属作为所述氮化镓基功率二极管的阴极。本专利技术提供的氮化镓基功率二极管及其制作方法，在重掺杂N型氮化镓衬底上方生长第一轻掺杂N型氮化镓外延层；在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层；对所述P型氮化镓外延层和所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层进行刻蚀，以形成贯穿于所述P型氮化镓外延层或贯穿于所述P型氮化镓外延层并伸入所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的刻蚀图形；在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层；制作阳极和阴极，以形成所述氮化镓基功率二极管。本专利技术采用外延法替代离子注入法来形成氮化镓基功率二极管中的P型掺杂结构，杂质有效激活率高，避免了依靠退火技术来提高离子注入中杂质有效激活率的问题，降低了工艺实现的难度。附图说明图1为本专利技术一实施例氮化镓基功率二极管的制作方法的流程图；图2为本专利技术另一实施例氮化镓基功率二极管的制作方法的流程图；图3为本专利技术一实施例氮化镓基功率二极管的结构示意图；图4为本专利技术另一实施例氮化镓基功率二极管的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种氮化镓基功率二极管的制作方法，如图1所示，本实施例是以形成贯穿于所述P型氮化镓外延层的刻蚀图形为例进行说明的，所述方法包括：S11、在重掺杂N型氮化镓衬底101上方生长第一轻掺杂N型氮化镓外延层102。S12、在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层102上方生长P型氮化镓外延层103。可选地，所述在第一轻掺杂N型氮化镓外延层102上方生长P型氮化镓外延层103包括：利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层102上方生长所述P型氮化镓外延层103。可选地，所述P型氮化镓外延层103的厚度小于所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层102的厚度。S13、对所述P型氮化镓外延层103和所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层102进行刻蚀，以形成贯穿于所述P型氮化镓外延层103的刻蚀图形。S14、在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层103上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层104。S15、制作阳极105和阴极106，以形成所述氮化镓基功率二极管。可选地，所述制作阳极105和阴极106包括：在所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层104上方沉积接触金属作为所述氮化镓基功率二极管的阳极105。在所述重掺杂N型氮化镓衬底下方沉积接触金属作为所述氮化镓基功率二极管的阴极106。本专利技术提供的氮化镓基功率二极管的制作方法，在重掺杂N型氮化镓衬底上方生长第一轻掺杂N型氮化镓外延层；在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层；对所述P型氮化镓外延层和所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层进行刻蚀，以形成贯穿于所述P型氮化镓外延层或贯穿于所述P型氮化镓外延层并伸入所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的刻蚀图形；在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层；制作阳极和阴极，以形成所述氮化镓基功率二极管。本专利技术采用外延法替代离子注入法来形成氮化镓基功率二极管中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化镓基功率二极管的制作方法，其特征在于，包括：在重掺杂N型氮化镓衬底上方生长第一轻掺杂N型氮化镓外延层；在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层；对所述P型氮化镓外延层和所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层进行刻蚀，以形成贯穿于所述P型氮化镓外延层或贯穿于所述P型氮化镓外延层并伸入所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的刻蚀图形；在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层；制作阳极和阴极，以形成所述氮化镓基功率二极管。

【技术特征摘要】
1.一种氮化镓基功率二极管的制作方法，其特征在于，包括：在重掺杂N型氮化镓衬底上方生长第一轻掺杂N型氮化镓外延层；在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层；对所述P型氮化镓外延层和所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层进行刻蚀，以形成贯穿于所述P型氮化镓外延层或贯穿于所述P型氮化镓外延层并伸入所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的刻蚀图形；在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层；制作阳极和阴极，以形成所述氮化镓基功率二极管。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层之前，还包括：在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层中，未被刻蚀的P型氮化镓外延层上方生长金属，其中所述金属的生长高度与所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层的生长高度持平。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层包括：利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长所述P型氮化镓外延层。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述P型氮化镓外延层的厚度小于所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的厚度。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制作阳极和阴极包括：在所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层上方沉积接触金属作为所述氮化镓基功率二极管的阳极。在所述重掺杂N...

【专利技术属性】
技术研发人员：康玄武，刘新宇，黄森，王鑫华，魏珂，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11