金刚石肖特基二极管制造技术

本实用新型专利技术适用于半导体技术领域，提供了一种金刚石肖特基二极管，包括：第一金刚石层，所述第一金刚石层的上表面设有第二金刚石层，下表面设有阳极电极；其中，所述第一金刚石层为P型重掺杂层，所述第二金刚石层为p型轻掺杂层，且所述第一金刚石层的厚度大于所述第二金刚石层的厚度；所述第二金刚石层中设有多个凹槽；所述凹槽的表面依次覆盖N型异质半导体层和第一金属层；所述第一金属层的表面和所述第二金刚石层凹槽以外区域的上表面覆盖第二金属层。本实用新型专利技术能够显著提高器件的性能。

Diamond Schottky diode

The utility model is suitable for the field of semiconductor technology. A diamond Schottky diode is provided, including a first diamond layer, the upper surface of the first diamond layer is provided with second diamond layers and an anode electrode on the lower surface, in which the first diamond layer is a P type heavily doped layer, and the second diamond layer is p. A light doped layer, and the thickness of the first diamond layer is greater than the thickness of the second diamond layer; the second diamond layer is provided with a plurality of grooves; the surface of the groove covers the N type heterostructure and the first metal layer; the surface of the first metal layer and the groove outside the second diamond layer are in the area. The upper surface covers the second metal layer. The utility model can remarkably improve the performance of the device.

【技术实现步骤摘要】
金刚石肖特基二极管
本技术属于半导体
，尤其涉及一种金刚石肖特基二极管。
技术介绍
电力电子系统正在向着更高击穿电压，更小导通损耗的方向发展，对器件提出了更高的要求。其中，二极管器件是电力电子系统中最基本的器件之一。金刚石以其宽禁带、高热导率、高临界击穿电场、低的介电常数以及高的载流子迁移率等优势特性，是制作大功率、高频、高温、低功率损耗电力电子器件的理想材料。传统的肖特基二极管损导通耗大、击穿电压小、反向漏电流大，不能满足日益发展的电力电子系统的需求。
技术实现思路
有鉴于此，本技术实施例提供了一种金刚石肖特基二极管，以解决现有技术中金刚石肖特基二极管性能差的问题。本技术实施例提供了一种金刚石肖特基二极管，包括：第一金刚石层，所述第一金刚石层的上表面设有第二金刚石层，下表面设有阳极电极；其中，所述第一金刚石层为P型重掺杂层，所述第二金刚石层为p型轻掺杂层，且所述第一金刚石层的厚度大于所述第二金刚石层的厚度；所述第二金刚石层中设有多个凹槽；所述凹槽的表面依次覆盖N型异质半导体层和第一金属层；所述第一金属层的表面和所述第二金刚石层凹槽以外区域的上表面覆盖第二金属层。可选的，所述第一金刚石层的厚度为50微米至2000微米，所述第二金刚石层的厚度为5纳米至20微米。可选的，所述第一金刚石层的掺杂浓度为1×2018cm-3至1×2022cm-3，所述第二金刚石层的掺杂浓度为1×2014cm-3至1×2018cm-3。可选的，所述阳极电极包括与所述第一金刚石层形成欧姆接触的第三金属层。进一步的，所述第三金属层由Ti、pt、Au、Ir中的至少一种形成。可选的，所述第二金属层由功函数值小于4.6eV的金属形成。可选的，所述第二金属层的上表面覆盖Au金属层。可选的，所述N型异质半导体层的厚度为20纳米至200纳米。可选的，所述N型异质半导体层包括N型掺杂的TiO2层、MoO3层、ZnO层、V2O5层、WO3层、NbO5层、GaN层、AlN层、SiC层、Ga2O3层、Si层、GeSi层和GaAs层。可选的，所述第一金刚石层和所述第二金刚石层分别掺杂硼元素。本实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本技术实施例提供的金刚石肖特基二极管包括第一金刚石层，所述第一金刚石层的上表面设有第二金刚石层，下表面设有阳极电极，所述第二金刚石层中设有多个凹槽；所述凹槽的表面依次覆盖N型异质半导体层和第一金属层，所述第一金属层的表面和所述第二金刚石层凹槽以外区域的上表面覆盖第二金属层。第二金刚石层中的凹槽表面覆盖的N型异质半导体层与p型第二金刚石层接触形成PN结，从而制备出金刚石异质结势垒肖特基二极管，与传统的肖特基二极管相比，本技术实施例提供的金刚寺肖特基二极管具有更高的击穿电压，更小的导通损耗和反向漏电流，能够显著提高器件的性能。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，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是本技术实施例提供的金刚石肖特基二极管的结构示意图；图2是本技术实施例提供的异质PN结能带图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本技术的描述。为了说明本技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。请参考图1，金刚石肖特基二极管包括：第一金刚石层101，所述第一金刚石层101的上表面设有第二金刚石层102，下表面设有阳极电极103；其中，所述第一金刚石层为P型重掺杂层，所述第二金刚石层为p型轻掺杂层，且所述第一金刚石层的厚度大于所述第二金刚石层的厚度。所述第二金刚石层102中设有多个凹槽104。所述凹槽104的表面依次覆盖N型异质半导体层105和第一金属层106。所述第一金属层106的表面和所述第二金刚石层102凹槽以外区域的上表面覆盖第二金属层107。在本实施例中，在第二金刚石层102中刻蚀凹槽104，凹槽104包括一个以上，凹槽104可以为矩形凹槽、圆形凹槽或椭圆形凹槽。在凹槽104的底面和侧壁覆盖N型异质半导体层105，N型异质半导体层105与第二金刚石层102接触形成PN结。例如，如图2所示，N型异质半导体层105为N型掺杂的TiO2层，第二金刚石层102掺杂硼元素形成p型掺杂，硼元素的能级位于金刚石价带上方约0.37eV，TiO2的禁带宽度是3.4eV，由图2可以看出，第二金刚石层102与N型异质半导体层105形成的PN结与传统的PN结相似。由于氮、磷、硫等金刚石N型掺杂杂质在金刚石中的能级较深，需要很高的激活等，使金刚石难以实现N型掺杂，即难以实现同质PN结。本实施例通过N型异质半导体层105与p型第二金刚石层102形成异质PN结制备结型势垒肖特基二极管，从而提高二极管器件的性能。本技术实施例提供的金刚石肖特基二极管包括第一金刚石层101，所述第一金刚石层101的上表面设有第二金刚石层102，下表面设有阳极电极103，所述第二金刚石层101中设有多个凹槽104；所述凹槽104的表面依次覆盖N型异质半导体层105和第一金属层106，所述第一金属层106的表面和所述第二金刚石层102凹槽104以外区域的上表面覆盖第二金属层107。第二金刚石层101中的凹槽104表面覆盖的N型异质半导体层105与p型第二金刚石层102接触形成PN结，从而制备出金刚石异质结势垒肖特基二极管，与传统的肖特基二极管相比，本技术实施例提供的金刚寺肖特基二极管具有更高的击穿电压，更小的导通损耗和反向漏电流，能够显著提高器件的性能。可选的，所述第一金刚石层的厚度为50微米至2000微米，所述第二金刚石层的厚度为5纳米至20微米。可选的，所述第一金刚石层的掺杂浓度为1×2018cm-3至1×2022cm-3，所述第二金刚石层的掺杂浓度为1×2014cm-3至1×2018cm-3。在本实施例中，第一金刚石层101为重掺杂，第二金刚石层102为轻掺杂，通过掺杂硼元素或表面氢钝化实现p型掺杂。可选的，所述阳极电极包括与所述第一金刚石层形成欧姆接触的第三金属层。在本实施例中，在第一金刚石层101的下表面覆盖第三金属层，通过高温退火工艺使第三金属层与第一金刚石层101形成欧姆接触，作为阳极电极。所述第三金属层由Ti、pt、Au、Ir中的至少一种形成。进一步的，所述第二金属层由功函数值小于4.6eV的金属形成。在本实施例中，功函数即逸出功，功函数的大小标志着电子在金属中束缚的强弱，功函数越大，电子越不容易离开金属。形成第二金属层的金属具有比较低的功函数，从而形成的肖特基势垒具有更好的整流特性。可选的，所述第二金属层的上表面覆盖Au金属层。在本实施例中，由于金的电阻率低，在第二金属层的上表面淀积一层金金属能够降低二极管的电阻。可选的，所述N型异质半导体层的厚度为2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石肖特基二极管，其特征在于，包括：第一金刚石层，所述第一金刚石层的上表面设有第二金刚石层，下表面设有阳极电极；其中，所述第一金刚石层为P型重掺杂层，所述第二金刚石层为p型轻掺杂层，且所述第一金刚石层的厚度大于所述第二金刚石层的厚度；所述第二金刚石层中设有多个凹槽；所述凹槽的表面依次覆盖N型异质半导体层和第一金属层；所述第一金属层的表面和所述第二金刚石层凹槽以外区域的上表面覆盖第二金属层。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石肖特基二极管，其特征在于，包括：第一金刚石层，所述第一金刚石层的上表面设有第二金刚石层，下表面设有阳极电极；其中，所述第一金刚石层为P型重掺杂层，所述第二金刚石层为p型轻掺杂层，且所述第一金刚石层的厚度大于所述第二金刚石层的厚度；所述第二金刚石层中设有多个凹槽；所述凹槽的表面依次覆盖N型异质半导体层和第一金属层；所述第一金属层的表面和所述第二金刚石层凹槽以外区域的上表面覆盖第二金属层。2.如权利要求1所述的金刚石肖特基二极管，其特征在于，所述第一金刚石层的厚度为50微米至2000微米，所述第二金刚石层的厚度为5纳米至20微米。3.如权利要求1所述的金刚石肖特基二极管，其特征在于，所述第一金刚石层的掺杂浓度为1×2018cm-3至1×2022cm-3，所述第二金刚石层的掺杂浓度为1×2014cm-3至1×2018cm-3。4.如权利要求1所述的金刚石肖特基二极管，其特征在于，所述阳极电...

【专利技术属性】
技术研发人员：周闯杰，王晶晶，蔚翠，何泽召，郭建超，刘庆彬，高学栋，冯志红，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：新型
国别省市：河北,13