渐变组分漂移层垂直型功率二极管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了渐变组分漂移层垂直型功率二极管，主要解决现有垂直功率器件无法同时实现高击穿电压和低导通电阻的问题。其包括：衬底(1)、P型极化漂移层(2)、N型极化漂移层(3)，P型极化漂移层和N型极化漂移层的上部淀积有阳极(4)，衬底下部淀积有阴极(5)；该P型极化漂移层由m层Al组分为自下而上线性递增的AlGaN半导体材料组成，其位于衬底上部的左侧；该N型极化漂移层由m层Al组分为自下而上线性递减的AlGaN半导体材料组成，其位于衬底上部的右侧。本发明专利技术能同时实现高击穿电压和低导通电阻，可用于电力电子系统。

【技术实现步骤摘要】
渐变组分漂移层垂直型功率二极管及其制作方法
本专利技术属于微电子
，特别涉及一种垂直型功率二极管，可用于电力电子系统。技术背景当前，世界能源和环境问题日益突出，已成为制约人类可持续发展的重要障碍。而研发高性能、低损耗功率半导体器件是提高电能利用率、节约能源、缓解能源危机的有效途径之一。随着微电子技术的发展，传统第一代Si半导体和第二代GaAs半导体功率器件性能已接近其材料本身决定的理论极限，而以GaN为代表的宽禁带半导体材料，具有更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场和更高的电子饱和漂移速度，且化学性能稳定、耐高温、抗辐射。因此，基于GaN基宽禁带半导体材料所制备的功率器件，特别是GaN基垂直型功率二极管，更是具有开关频率高、工作温度高、导通电阻小、击穿电压高等优异特性，在电力电子系统领域应用潜力巨大，已成为国内外研究和应用的重点。当前，众多研究机构均投入了大量的人力进行GaN基垂直型功率二极管的研究和应用工作。2009年，TakuHorii制作了一种垂直型GaN基肖特基功率二极管，也是一种GaN基垂直型功率二极管，利用阳极场板技术，在不影响正向导通特性的情况下，大大降低了反向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种渐变组分漂移层功率二极管，包括:衬底(1)、P型极化漂移层(2)、N型极化漂移层(3)，P型极化漂移层(2)和N型极化漂移层(3)的上部淀积有阳极(4)，衬底(1)下部淀积有阴极(5)，其特征在于：所述P型极化漂移层(2)，其由m层P型结构组成，且位于衬底(1)上部的左侧，即自下而上按第一层P型漂移层(21)至第m层P型漂移层(2m)分布，各P型漂移层均是由Al组分为自下而上线性递增的AlGaN半导体材料构成，其中m根据器件实际使用要求确定，取值为大于等于1的整数；所述N型极化漂移层(3)，其由m层N型结构组成，且位于衬底(1)上部的右侧，即自下而上按第一层N型漂移层(31)至第m层N...

【技术特征摘要】
1.一种渐变组分漂移层功率二极管，包括:衬底(1)、P型极化漂移层(2)、N型极化漂移层(3)，P型极化漂移层(2)和N型极化漂移层(3)的上部淀积有阳极(4)，衬底(1)下部淀积有阴极(5)，其特征在于：所述P型极化漂移层(2)，其由m层P型结构组成，且位于衬底(1)上部的左侧，即自下而上按第一层P型漂移层(21)至第m层P型漂移层(2m)分布，各P型漂移层均是由Al组分为自下而上线性递增的AlGaN半导体材料构成，其中m根据器件实际使用要求确定，取值为大于等于1的整数；所述N型极化漂移层(3)，其由m层N型结构组成，且位于衬底(1)上部的右侧，即自下而上按第一层N型漂移层(31)至第m层N型漂移层(3m)分布，各N型漂移层均是由Al组分为自下而上线性递减的AlGaN半导体材料构成，其中m与P型极化漂移层(2)中的m取值相等。2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于P型极化漂移层(2)的各层均不掺杂且厚度Ti满足：T1≥T2≥...≥Ti≥…≥Tm，i为整数且m≥i≥1，T1为1～10μm；各层的宽度W1均相同。3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于N型极化漂移层(3)的各层均不掺杂且厚度Hi满足：H1≤H2≤...≤Hi≤…≤Hm和Hi＝Tm+1-i，i为整数且m≥i≥1，Hm为1～10μm；各层的宽度W2均相同。4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于P型极化漂移层(2)各层中AlGaN半导体材料的Al组分自下而上线性递增，按如下参数渐变：第一层P型漂移层(21)的下表面Al组分为0，上表面Al组分为x1；第二层P型漂移层(22)的下表面Al组分为x1，上表面Al组分为x2；第i层P型漂移层(2i)下表面Al组分为xi-1，上表面Al组分为xi；第m层P型漂移层(2m)下表面Al组分为xm-1，上表面Al组分为xm；其中，Al组分满足：0≤x1≤…≤xi≤…≤xm≤1，1≤i≤m；第二层P型漂移层的上表面与下表面Al组分之差不小于第一层P型漂移层的上表面与下表面Al组分之差；第三层P型漂移层的上表面与下表面Al组分之差不小于第二层P型漂移层的上表面与下表面Al组分之差；依此类推，第m层P型漂移层的上表面与下表面Al组分之差不小于第m-1层P型漂移层的上表面与下表面Al组分之差。5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于N型极化漂移层(3)各层中AlGaN半导体材料的Al组分均自下而上线性递减，按如下参数渐变：第一层N型漂移层(31)下表面Al组分为xm，上表面Al组分为xm-1；第二层N型漂移层(32)的下表面Al组分为xm-1，上表面Al组分为xm-2；第i层N型漂移层(3i)下表面Al组分为xm+1-i，上表面Al组分为xm-i；第m层N型漂移层(3m)下表面Al组分为x1，上表面Al组分为0；其中，Al组分满足：0≤x1≤…≤xi≤…≤xm≤1，1≤i≤m；第二层N型漂移层的下表面与上表面Al组分之差不大于第一层N型漂移层的下表面与上表面Al组分之差；第三层N型漂移层的下表面与上表面Al组分之差不大于第二层N型漂移层的下表面与上表面Al组分之差；依此类推，第m层N型漂移层的下表面与上表面Al组分之差不大于第m-1层N型漂移层的下表面与上表面Al组分之差。6.一种制作渐变组分漂移层功率二极管的方法，包括如下过程：(A)制作P型极化漂移层：A1)在采用n+型Ga...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛维，丛冠宇，彭紫玲，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61