一种异质结构整流二极管制造技术

本实用新型专利技术涉及整流二极管，具体涉及一种异质结构整流二极管。其包括依次排列的衬底、缓冲层、窄禁带材料外延层、宽禁带材料外延层、在宽禁带材料外延层上设有的凹槽，在宽禁带材料外延层的上表面设有两个欧姆电极及和两个欧姆电极中的一个欧姆电极连接的肖特基电极，肖特基电极从宽禁带材料外延层的上表面延伸并填充至凹槽内。本实用新型专利技术中，位于肖特基电极之下的宽禁带材料外延层很薄，导致该部分异质结界面的二维电子气浓度与其他位置相比较低，且肖特基电极能够完全耗尽二维电子气，且阳极电压稍大于零伏时二极管开启，从而使得该二极管具有稍大于零伏的开启电压。本实用新型专利技术的异质结构整流二极管结构简单，性能稳定，且能获得低开启电压。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
一种异质结构整流二极管
本技术涉及整流二极管，更具体地，涉及一种异质结构整流二极管。
技术介绍
现代社会中，整流器在日常生活中应用越来越广泛，涉及高压供电、电能管理、工厂自动化和机动车能量分配管理等诸多领域，整流二极管是这些应用领域中不可或缺的组成部分。近年来，具有高频、大功率、低功耗特性的肖特基二极管与PN结二极管等器件相t匕，以其独特的性能优势越来越引人注目。 目前有人提出了一种场效应肖特基二极管(FESBD)，该二极管具有导通电压低、恢复时间短、反向击穿电压高等特点。该器件的Schottky (肖特基)电极采用双接触结构以获得低的开启电压，低肖特基势垒金属为Al/Ti合金；高肖特基势垒金属为Pt。Ohmic (欧姆)电极材料为Al/Ti/Au合金，实现了低于0.1V的开启电压，并且获得了高于400V的反向击穿电压。该FESBD工作原理如下:(1)当施加正向偏压时，在AlGaN/GaN异质结面产生二维电子气(2DEG)，正向电流从低肖特基势垒金属出发流向Ohmic电极，因此具有开启电压较低的特性；(2)当施加反向偏压时,从低肖特基势鱼金属出发流向Ohmic电极的电流被关断，原因在于高肖特基势垒电极对AlGaN/GaN异质结的作用。 另外还有一种Schottky-Ohmic复合结构AlGaN/GaN 二极管(S0CFED)。该器件在结构上与通过栅极下氟化物等离子体注入实现的增强型二极管类似，首先在高阻的Si (硅)衬底上生长GaN (氮化镓)缓冲层，然后生长厚I μ m的GaN外延层和30nm的AlGaN层，再通过RIE (Reactive 1n Etching,反应离子刻蚀)向AlGaN层中选择性注入氟化物等离子体，最后形成两个电极，其中一个为Schottky-Ohmic复合结构电极,另一个为Ohmic电极。复合结构电极中的Schottky电极位于氟化物等离子体的上方，并与结构中另一 Ohmic电极相连。该方法利用了 AlGaN层中的氟阴离子来实现Schottky电极对AlGaN/GaN异质结二维电子气的完全耗尽，最终获得了接近O伏的开启电压，以及高于200V的击穿电压。 上述两种二极管实现方法的相同点是都利用了 Schottky电极对异质结面二维电子气导电沟道的控制作用，与传统的Schottky 二极管相比，上述两种二极管具有更低的开启电压。但在器件制作上，采用双肖特基势垒电极时工艺过程较复杂，而采用氟化物等离子体注入时会造成材料的损伤以及性能的不稳定。由此可见，在实现低开启电压的同时，如何简化制作工艺，保护半导体表面形貌，是一个值得探讨的问题。
技术实现思路
本技术为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷(不足)，提供一种制作工艺简单、具有低开启电压的异质结构整流二极管。 为解决上述技术问题，本技术的技术方案如下: 一种异质结构整流二极管，包括依次排列的衬底、缓冲层、窄禁带材料外延层、宽禁带材料外延层，还包括在所述宽禁带材料外延层中设有的凹槽，在宽禁带材料外延层的上表面设有两个欧姆电极以及和两个欧姆电极中的其中一个欧姆电极连接的肖特基电极，所述肖特基电极从宽禁带材料外延层的上表面延伸并填充至凹槽内。本技术中，位于肖特基电极之下的宽禁带材料外延层很薄，导致该部分异质结界面的二维电子气浓度与其他位置相比较低，并且肖特基电极能够完全耗尽二维电子气，且阳极电压稍大于零伏时二极管开启，从而使得该二极管具有稍大于零伏的开启电压。 作为一种优选的方案，所述凹槽通过掩膜进行二次外延生长形成，其设于第一层宽禁带材料外延层之上并位于第二层宽禁带材料外延层中，所述宽禁带材料外延层为两层结构，包括通过气相外延生长法形成的第一层宽禁带材料外延层和在通过选择区域生长法形成的第二层宽禁带材料外延层，所述第一层宽禁带材料外延层与第二层宽禁带材料外延层为相同组分的材料外延。异质结构整流二极管材料外延层包括在衬底上依次生长的缓冲层、窄禁带材料外延层、第一层宽禁带材料外延层、第二层宽禁带材料外延层。 作为一种优选的方案，所述凹槽通过刻蚀形成于宽禁带材料外延层中，所述宽禁带材料外延层为通过气相外延生长的一层结构，凹槽下有一层很薄的宽禁带材料外延层，所述异质结整流二极管的材料外延层结构包括在衬底上依次生长的缓冲层、窄禁带材料外延层、宽禁带材料外延层。 作为一种优选的方案，两个欧姆电极分别位于凹槽的两旁侧。 作为一种优选的方案，所述窄禁带材料外延层的厚度为111111至1(^111。 作为一种优选的方案，所述的缓冲层厚度为20nm至3 μ m。 作为一种优选的方案。所述凹槽的深度为15nm至30nm，凹槽下或肖特基电极下宽禁带材料外延层厚度为5nm至10nm。 作为一种优选的方案，所述宽禁带材料外延层与窄禁带材料外延层形成具有二维电子气的异质结构；所述宽禁带材料外延层/窄禁带材料外延层为AlGaN/GaN结构层、InAlGaN/GaN 结构层、Al InN/GaN 结构层、AlGaAs/GaAs 结构层、AlPGaAs/GaAs 结构层、GaPAs/GaAs结构层、AllnP/InP结构层、AlAsInP/InP结构层等异质结构中的任意一种可以形成二维电子气的异质结构。 与现有技术相比，本技术技术方案的有益效果是: 本技术的异质结构整流二极管结构简单，性能稳定，而且能够获得低开启电压。 【附图说明】 图1为本技术中一种异质结构整流二极管具体实施例1的结构示意图。 图2为具体实施例1的异质结构整流二极管制备过程中的半成品结构图一。 图3为具体实施例1的异质结构整流二极管制备过程中的半成品结构图二。 图4为具体实施例1的异质结构整流二极管制备过程中的半成品结构图三。 图5为具体实施例1的异质结构整流二极管制备过程中的半成品结构图四。 图6为具体实施例1的异质结构整流二极管制备过程中的半成品结构图五。 图7为具体实施例1的异质结构整流二极管制备方法所形成的产品。 图8为本技术中一种异质结构整流二极管具体实施例2的结构示意图。 图9为具体实施例2的异质结构整流二极管制备过程中的半成品结构图一。 图10为具体实施例2的异质结构整流二极管制备过程中的半成品结构图二。 图11为具体实施例2的异质结构整流二极管制备过程中的半成品结构图三。 图12为具体实施例2的异质结构整流二极管制备方法所形成的产品。 【具体实施方式】 附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制； 为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸； 对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。 在本技术的描述中，需要理解的是，术语“旁侧”等指示的方位或者位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含所指示的技术特征的数量。由此，限定的“第一”、“第二”的特征可以明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异质结构整流二极管，包括依次排列的衬底、缓冲层、窄禁带材料外延层、宽禁带材料外延层，还包括在所述宽禁带材料外延层上设有的凹槽，在宽禁带材料外延层的上表面设有两个欧姆电极以及和两个欧姆电极中的其中一个欧姆电极连接的肖特基电极，其特征在于，所述肖特基电极从宽禁带材料外延层的上表面延伸并填充至凹槽内；所述窄禁带材料外延层的厚度为1μm至10μm；所述缓冲层的厚度为20nm至3μm；凹槽的深度为15nm至30nm，凹槽下或肖特基电极下宽禁带材料外延层厚度为5nm至10nm；所述宽禁带材料外延层与窄禁带材料外延层形成具有二维电子气的异质结构；所述宽禁带材料外延层/窄禁带材料外延层为InAlGaN/GaN结构层、AlInN/GaN结构层、AlGaAs/GaAs结构层、AlPGaAs/GaAs结构层、GaPAs/GaAs结构层、AlInP/InP结构层、AlAsInP/InP结构层中的任意一种可以形成二维电子气的异质结构。

【技术特征摘要】
1.一种异质结构整流二极管，包括依次排列的衬底、缓冲层、窄禁带材料外延层、宽禁带材料外延层，还包括在所述宽禁带材料外延层上设有的凹槽，在宽禁带材料外延层的上表面设有两个欧姆电极以及和两个欧姆电极中的其中一个欧姆电极连接的肖特基电极，其特征在于，所述肖特基电极从宽禁带材料外延层的上表面延伸并填充至凹槽内； 所述窄禁带材料外延层的厚度为I μ m至10 μ m ; 所述缓冲层的厚度为20nm至3 μ m ; 凹槽的深度为15nm至30nm,凹槽下或肖特基电极下宽禁带材料外延层厚度为5nm至1nm ； 所述宽禁带材料外延层与窄禁带材料外延层形成具有二维电子气的异质结构；所述宽禁带材料外延层/窄禁带材料外延层为InAlGaN/GaN结构层、AlInN/GaN结构层、AlGaAs/GaAs 结构层、AlPGaAs/GaAs 结构层、GaP...

【专利技术属性】
技术研发人员：张仙，
申请(专利权)人：广州吉日嘉禾电子科技发展有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44