一种肖特基二极管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种肖特基二极管及其制造方法，该二极管包括：衬底；位于衬底上的第一半导体层；位于第一半导体层上的第二半导体层，第一半导体层与第二半导体层的交界面处形成有二维电子气；位于第二半导体层上的第一钝化介质层，第一钝化层露出部分第二半导体层；位于露出的部分第二半导体层上或延伸至第一钝化介质层上表面的阴极；从第一钝化介质层延伸至二维电子气所在区域或超过二维电子气所在区域的阳极沟槽；位于阳极沟槽上，并延伸至第二半导体层上表面的低功函数阳极；覆盖低功函数阳极的高功函数阳极，高功函数阳极和低功函数阳极电连接。本发明专利技术所述的肖特基二极管具有反向漏电小、击穿电压高，且正向开启电压低、导通电阻小的特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及。
技术介绍
在高压开关应用领域中，希望二极管具有反向漏电小、反向耐压大和正向导通压降小的特性。基于宽禁带半导体材料，特别是氮化镓材料的功率电子器件具有优越的特性。因此，氮化镓肖特基二极管近年来逐渐成为研宄的热点。目前基于铝镓氮/氮化镓异质结构的肖特基二极管逐渐成为业界的重要研宄方向。但现有的铝镓氮/氮化镓肖特基二极管仍然存在不足之处。例如，在高电场下场致热电子发射或电子隧穿效应会使得反向漏电增大，导致器件的耐压特性降低。现有技术中，为了改善铝镓氮/氮化镓异质结构的肖特基二极管的性能，提出了以下几种结构:一是如图1A所示的结构，其中，阳极金属101采用T型结构，其中垂直部分111深入到二维电子气102中，而水平部分121则设置在半导体结构上方，并且与半导体层103之间设置了一层钝化层104，同时还可以采用如图1B所示的侧墙钝化层105结构。此结构虽然通过增加场板以及侧壁钝化层结构等方式，可以从理论上提高肖特基二极管在关断状态下的击穿电压以及反向漏电，但是在实际应用中，这些制作在垂直沟槽中的T型金属栅，由于存在电场在沟槽边缘的集中效应，当肖特基二极管在施加反向电压时，很容易导致反向漏电的增大流并降低击穿电压，使得肖特基二极管的特性无法达到最优。二是如图2所示的结构，其中，选择高功函数的金属201与铝镓氮层202形成肖特基整流接触；选择低功函数金属203与铝镓氮层202形成肖特基整流接触；选择低功函数金属201与铝镓氮层202形成半整流接触；选择低功函数金属203与铝镓氮层202形成欧姆接触。此结构由于肖特基结下方存在一定厚度的势皇层，肖特基二极管还是无法保证较低的开启电压。因此，要想同时获得具有反向漏电小、击穿电压高，且正向开启电压低、导通电阻小等特性的二极管，成为了现有技术中的一个难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出，该肖特基二极管能够解决现有技术中的肖特基二极管无法同时具有反向漏电小、击穿电压高，且正向开启电压低、导通电阻小的问题。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案:第一方面，本专利技术公开了一种肖特基二极管，包括:衬底；第一半导体层，位于所述衬底之上；第二半导体层，位于所述第一半导体层之上，所述第一半导体层与所述第二半导体层的交界面处形成有二维电子气；第一钝化介质层，位于所述第二半导体层之上，所述第一钝化层露出部分所述第二半导体层；阴极，位于露出的部分所述第二半导体层之上或延伸至所述第一钝化介质层上表面，所述阴极与所述第二半导体层形成欧姆接触；阳极沟槽，从所述第一钝化介质层延伸至所述二维电子气所在区域或超过所述二维电子气所在区域；低功函数阳极，位于所述阳极沟槽之上，并延伸至所述第二半导体层上表面，所述低功函数阳极和所述第二半导体层形成肖特基接触；高功函数阳极，覆盖所述低功函数阳极，所述高功函数阳极和所述第二半导体层形成肖特基接触，所述高功函数阳极和所述低功函数阳极电连接。进一步地，所述高功函数阳极延伸至所述第一钝化介质层上表面。进一步地，还包括:场板沟槽，位于所述高功函数阳极之下的第一钝化介质层之内，所述场板沟槽的底部位于所述第一钝化介质层之内或延伸至所述第二半导体层上表面，所述高功函数阳极覆盖所述场板沟槽。进一步地，还包括:第二钝化介质层，位于所述第一钝化介质层之上，并延伸至所述高功函数阳极上表面；第二阳极场板，位于所述高功函数阳极之上，并延伸至所述第二钝化介质层上表面，所述第二阳极场板与所述高功函数阳极电连接。进一步地，还包括:第三钝化介质层，位于所述第二钝化介质层之上，并延伸至所述第二阳极场板上表面；第三阳极场板，位于所述第二阳极场板之上，并延伸至所述第三钝化层介质层上表面，所述第三阳极场板与所述高功函数阳极电连接。进一步地，所述低功函数阳极的功函数为leV-4.5eV ;所述高功函数阳极的功函数大于4.5eVo第二方面，本专利技术公开了一种肖特基二极管的制作方法，包括:在衬底之上依次沉积第一半导体层和第二半导体层；在所述第二半导体层的一侧之上形成阴极；在所述第二半导体层和所述阴极之上沉积第一钝化介质层，采用刻蚀工艺去除所述阴极之上的第一钝化介质层；在所述阴极的相对一侧，采用刻蚀工艺，在所述第一钝化介质层、所述第二半导体层和所述第一半导体层内，形成阳极沟槽，所述阳极沟槽底部位于所述第一半导体层之内；在所述阳极沟槽之上形成低功函数阳极，所述低功函数阳极延伸至所述第二半导体层上表面；在所述低功函数阳极之上形成高功函数阳极，所述高功函数阳极覆盖所述低功函数阳极，并延伸至所述第二半导体层上表面。进一步地，在形成所述阳极沟槽之后，以及在所述阳极沟槽之上形成低功函数阳极之前，所述方法还包括:在所述阴极和所述阳极沟槽之间的第一钝化介质层内，形成场板沟槽，所述场板沟槽的底部位于所述第一钝化介质层之内或延伸至所述第二半导体层上表面。进一步地，在所述低功函数阳极之上形成高功函数阳极之后，所述方法还包括:在所述第一钝化介质层之上形成第二钝化介质层，所述第二钝化介质层延伸至所述高功函数阳极上表面；在所述高功函数阳极之上形成第二阳极场板，所述第二阳极场板延伸至所述第二钝化介质层上表面。进一步地，在所述高功函数阳极之上形成第二阳极场板之后，所述方法还包括:在所述第二钝化介质层之上形成第三钝化介质层，所述第三钝化介质层延伸至所述第二阳极场板上表面；在所述第二阳极场板之上形成第三阳极场板，所述第三阳极场板延伸至所述第三钝化层介质层上表面。本专利技术实施例提供的肖特基二极管及其制作方法，通过将该肖特基二极管的阳极结构采用高功函数阳极覆盖低功函数阳极的结构，使得该肖特基二极管不仅具有反向漏电小、击穿电压高的特性，还具有正向开启电压低、导通电阻小的特性。【附图说明】为了更加清楚地说明本专利技术示例性实施例的技术方案，下面对描述实施例中所需要用到的附图做一简单介绍。显然，所介绍的附图只是本专利技术所要描述的一部分实施例的附图，而不是全部的附图，对于本领域普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图得到其他的附图。图1A、图1B和图2是现有技术中的肖特基二极管的剖面示意图。图3是本专利技术实施例一提供的肖特基二极管的剖面示意图。图4A是本专利技术实施例一提供的肖特基二极管的低功函数阳极与第二半导体层接触的能带示意图。图4B是本专利技术实施例一提供的肖特基二极管的高功函数阳极与第二半导体层接触的能带示意图。图5是本专利技术实施例一提供的肖特基二极管的工作电路示意图。图6是本专利技术实施例二提供的肖特基二极管的剖面示意图。图7是本专利技术实当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肖特基二极管，其特征在于，包括：衬底；第一半导体层，位于所述衬底之上；第二半导体层，位于所述第一半导体层之上，所述第一半导体层与所述第二半导体层的交界面处形成有二维电子气；第一钝化介质层，位于所述第二半导体层之上，所述第一钝化层露出部分所述第二半导体层；阴极，位于露出的部分所述第二半导体层之上或延伸至所述第一钝化介质层上表面，所述阴极与所述第二半导体层形成欧姆接触；阳极沟槽，从所述第一钝化介质层延伸至所述二维电子气所在区域或超过所述二维电子气所在区域；低功函数阳极，位于所述阳极沟槽之上，并延伸至所述第二半导体层上表面，所述低功函数阳极和所述第二半导体层形成肖特基接触；高功函数阳极，覆盖所述低功函数阳极，所述高功函数阳极和所述第二半导体层形成肖特基接触，所述高功函数阳极和所述低功函数阳极电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张乃千，赵树峰，陈洪维，
申请(专利权)人：苏州捷芯威半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32