肖特基二极管及其制作方法技术

本发明专利技术提供一种肖特基二极管及其制作方法，涉及半导体元器件技术领域。该肖特基二极管包括半导体有源层、覆盖在半导体有源层上的介质层；穿过介质层，且与半导体有源层接触的阴极和阳极，阳极包括第一导电部和第二导电部，第二导电部覆盖第一导电部的侧壁和顶面，且第二导电部的功函数大于所述第一导电部的功函数。解决了现有GaN基AlGaN/GaN材料的肖特基二极管存在的耐压能力差、损耗大的问题。

【技术实现步骤摘要】
肖特基二极管及其制作方法
本专利技术涉及半导体元器件技术，尤其涉及一种肖特基二极管及其制作方法。
技术介绍
随着高效完备的功率转换电路和系统需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件越来越受到业界的关注。GaN(氮化镓)是第三代宽禁带半导体材料，由于其具有大禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场，较高热导率，耐腐蚀和抗辐射性能，在高压、高频、高温、大功率和抗辐照环境条件下具有较强的优势，被认为是研究短波光电子器件和高压高频率大功率器件的最佳材料。GaN基AlGaN/GaN(AlGaN为氮化镓铝)材料的肖特基二极管是大功率器件中的研究热点，这是因为AlGaN/GaN异质结处能形成高浓度、高迁移率的2DEG(Two-dimensionalelectrongas，二维电子气),同时异质结对2DEG具有良好的调节作用。研究发现，现有的GaN基AlGaN/GaN材料的肖特基二极管在高电场下场致热电子发射或电子遂穿效应会使得反向漏电增大，导致二极管耐压能力差，并且损耗大的问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种肖特基二极管及其制作方法，以解决现有GaN基AlGaN/GaN材料的肖特基二极管存在的耐压能力差、损耗大的问题。本专利技术实施例一方面提供一种肖特基二极管，包括：半导体有源层、覆盖在所述半导体有源层上的介质层；穿过所述介质层，且与所述半导体有源层接触的阴极和阳极，所述阳极包括第一导电部和第二导电部，所述第二导电部覆盖所述第一导电部的侧壁和顶面，且所述第二导电部的功函数大于所述第一导电部的功函数。本专利技术实施例另一方面提供一种肖特基二极管的制作方法，包括：形成半导体有源层；在所述半导体有源层上形成介质层；形成穿过所述介质层，且与所述半导体有源层接触的阴极；形成穿过所述介质层，且与所述半导体有源层接触的阳极；所述阳极包括第一导电部和第二导电部，所述第二导电部覆盖所述第一导电部的侧壁和顶面，且所述第二导电部的功函数大于所述第一导电部。本专利技术提供的肖特基二极管及其制作方法中，形成了包含第一导电部和第二导电部的阳极，该第二导电部覆盖第一导电部的侧壁和顶面，且第二导电部的功函数大于第一导电部，由于功函数较小的第一导电部在工作时，形成的势垒较低，可以减小二极管的正向导通压降，使得二极管的功率损耗减小，而功函数较大的第二导电部在工作时，形成的势垒较高，可以提高二极管的耐压，从而使肖特基二极管具有更高耐压和更低的功率损耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例一提供的一种肖特基二极管的剖面示意图；图2a～图2c为图1所示的肖特基二极管中阳极在半导体有源层中三种设置形式的示意图；图3为实施例二提供的一种肖特基二极管的制作方法的流程图；图4a～图4k为实施例三提供的肖特基二极管的制作方法各步骤形成的结构示意图。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。实施例一图1为实施例一提供的一种肖特基二极管的剖面示意图。图2a～图2c为图1所示的肖特基二极管中阳极在半导体有源层中三种设置形式的示意图。如图1所示，该肖特基二极管包括半导体有源层11、覆盖在该半导体有源层11上的介质层12，还包括穿过该介质层12，且与该半导体有源层11接触的阴极13和阳极14。其中，阳极14包括第一导电部141和第二导电部142。第二导电部142覆盖第一导电部141的侧壁和顶面，且第二导电部142的功函数大于第一导电部141的功函数。功函数(workfunction)又称功函、逸出功，在固体物理中被定义成：把一个电子从物体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量，可以简单的理解为物体拥有或者抓获电子的能力。肖特基二极管是利用金属与半导体接触形成的金属－半导体结原理制作而成的。因此，肖特基二极管也称为金属－半导体(接触)二极管或表面势垒二极管，它是一种热载流子二极管。本实施例中，阳极14与半导体有源层11的接触为肖特基接触，它们之间形成金属－半导体结，阴极13与半导体有源层11的接触为欧姆接触，它们之间不会形成金属－半导体结。在阳极14中，作为内层的第一导电层141具有较低的功函数，因此它抓获电子的能力较低，其周围的半导体有源层中形成的势垒也较低，在二极管正向导通时，电子比较容易穿过势垒，因此产生的正向导通压降小；而作为外层的第二导电层142具有较高的功函数，因此它抓获电子的能力较高，其周围的半导体有源层中形成的势垒也较高，因此使得二极管具有较高的耐压能力。上述实施例中，半导体有源层11可以包括自下而上依次形成的衬底111、GaN层112和AlGaN层113。衬底可以包括但不限于SiC、Si或者蓝宝石。作为肖特基二极管的半导体有源层11，其中的GaN层112通常被称为缓冲层，该层还可以是AlGaN与GaN的复合层，AlGaN层113通常被称为势垒层，该层还可以是包括AlN插入层的AlGaN层，也可以包括GaN盖帽层。在GaN层112和AlGaN层113之间的界面处存在一个二维形态的薄电子层称之为二维电子气(2DEG)，该二维电子气表现出较高的电子迁移率特性，从而提供非常小的导通电阻，因此广泛应用在二极管的制作中。上述实施例中，阳极14的底部可以嵌入半导体有源层11中，从而使阳极14与半导体有源层11之间的接触面积更大，进而增加电子流通通道的面积，使得阳极14的正向导通门限电压和正向压降进一步显著降低。另外，阳极14的底部嵌入半导体有源层11中，会使阳极14的底部更接近二维电子气，从而使阳极14与半导体有源层11之间形成的肖特基结更接近二维电子气，进而使肖特基结的势垒高度和势垒宽度都减小，这样，肖特基结上所承受的反偏电压被大大减小，进而减小肖特基结反偏下的漏电，提高耐压特性。具体地，如图2a～图2c所示，阳极14的底部嵌入半导体有源层11中时，可以是图2a所示的第一导电部141的底部嵌入半导体有源层11中，而第二导电部142与半导体有源层11的表面接触，不延伸至半导体有源层11中；也可以是图2b所示的第二导电部142的底部嵌入半导体有源层11中，而第一导电部141与半导体有源层11的表面接触，不延伸至半导体有源层11中；还可以是图2c所示的第一导电部141和第二导电部142的底部均嵌入半导体有源层11中。具体的设置位置可以根据实际需要进行选择。上述实施例中，第一导电部141的材料为功函数较小的材料，通常选择TiN，而第二导电部142的材料为功函数较大的材料，选择的材料通常包括自下而上依次形成的Ni层和Au层。上述实施例中，第一导电部141的宽度d1可以为100纳米，第二导电部142的厚度d2可以为200纳米，阴极13与阳极14之间的距离d3可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种肖特基二极管，其特征在于，包括：半导体有源层、覆盖在所述半导体有源层上的介质层；穿过所述介质层，且与所述半导体有源层接触的阴极和阳极，所述阳极包括第一导电部和第二导电部，所述第二导电部覆盖所述第一导电部的侧壁和顶面，且所述第二导电部的功函数大于所述第一导电部的功函数。

【技术特征摘要】
1.一种肖特基二极管，其特征在于，包括：半导体有源层、覆盖在所述半导体有源层上的介质层；穿过所述介质层，且与所述半导体有源层接触的阴极和阳极，所述阳极包括第一导电部和第二导电部，所述第二导电部覆盖所述第一导电部的侧壁和顶面，且所述第二导电部的功函数大于所述第一导电部的功函数。2.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述阳极的底部嵌入所述半导体有源层中。3.根据权利要求2所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第一导电部的底部嵌入所述半导体有源层中；或者，所述第二导电部的底部嵌入所述半导体有源层中。4.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第一导电部的宽度为100纳米。5.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第二导电部的厚度为200纳米。6.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述阴极与阳极之间的距离为13微米。7.根据权利要求1所述的肖特基二极管，其特征在于，所述第一导电部的材料为TiN；所述第二导电部的材料包括自下而上依次形成的Ni层和Au层。8.一种肖特基二极管的制作方法，其特征在于，包括：形成半导体有源层；在所述半...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘美华，孙辉，林信南，陈建国，
申请(专利权)人：北京大学，北大方正集团有限公司，深圳方正微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11