基于F离子保护环结构的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管及制作方法技术

本发明专利技术公开了一种基于F离子保护环结构的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管器件及制作方法，主要解决现有技术击穿电压较低，可靠性较差的问题。其自下而上包括衬底(1)、成核层(2)、缓冲层(3)、插入层(4)、势垒层(5)，势垒层(5)上方设有阳极(7)和阴极(8)，势垒层(5)中的阳极下方1～3μm长度内注有F离子，形成F离子保护环(6)，该阳极与阴极之间为钝化层(9)。本发明专利技术由于在势垒层中设有F离子保护环，降低了阳极下方边缘电场峰值，提高了击穿电压，且工艺简单、成品率高和可靠性好，可作为大功率系统以及开关应用的基本器件。

AlGaN/GaN Schottky barrier diodes based on the structure of F ion protection ring and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
基于F离子保护环结构的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管及制作方法
本专利技术属于半导体器件
，特别涉及一种AlGaN/GaN肖特基势垒二极管，可作为大功率系统以及开关应用的基本器件。
技术介绍
功率半导体器件是电力电子技术的核心元件，随着能源和环境问题的日益突出，研发新型高性能、低损耗功率器件就成为提高电能利用率、节约能源、缓解能源危机的有效途径之一。而在功率器件研究中，高速、高压与低导通电阻之间存在着严重的制约关系，合理、有效地改进这种制约关系是提高器件整体性能的关键。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。为了能进一步减少芯片面积、提高工作频率、提高工作温度、降低导通电阻、提高击穿电压、降低整机体积、提高整机效率，以GaN为代表的宽禁带半导体材料，凭借其更大的禁带宽度、更高的临界击穿电场和较高的电子饱和漂移速度，以及化学性能稳定、耐高温、抗辐射等优异的物理、化学性质，在制备高性能功率器件方面脱颖而出，应用潜力巨大。其中GaN基肖特基势垒二极管是一种重要的Ga本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于F离子保护环结构的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管，自下而上包括衬底(1)、成核层(2)、缓冲层(3)、插入层(4)和势垒层(5)，势垒层(5)的上方设有阳极(7)和阴极(8)，该阳极(7)与阴极(8)之间为钝化层(9)，其特征在于，势垒层(5)中的阳极下方1～3μm长度内注有F离子，形成F离子保护环(6)，以降低阳极下方边缘的电场峰值，提高击穿电压。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于F离子保护环结构的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管，自下而上包括衬底(1)、成核层(2)、缓冲层(3)、插入层(4)和势垒层(5)，势垒层(5)的上方设有阳极(7)和阴极(8)，该阳极(7)与阴极(8)之间为钝化层(9)，其特征在于，势垒层(5)中的阳极下方1～3μm长度内注有F离子，形成F离子保护环(6)，以降低阳极下方边缘的电场峰值，提高击穿电压。


2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，衬底(1)采用蓝宝石或Si或SiC或GaN体材料。


3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：
成核层(2)采用AlN，厚度为40～100nm。
缓冲层(3)采用GaN，厚度为1～5μm。


4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：
插入层(4)采用AlN,厚度为0.5～2nm；
势垒层(5)采用AlGaN,厚度为15～30nm。


5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：钝化层(9)采用SiN或SiO2或Al2O3或HfO2介质。


6.一种基于F离子保护环结构的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管制作方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)对衬底表面进行消除悬挂键的预处理，将预处理后的衬底置于H2氛围的反应室在950℃的高温下进行热处理，再采用MOCVD工艺，在衬底上外延生长厚度为40～100nmAlN成核层；
2)在AlN成核层上采用MOCVD工艺淀积厚度为1～5μm的本征GaN缓冲层；
3)在GaN缓冲层上采用MOCVD工艺淀积厚度为0.5～2nm的AlN插入层；
4)在AlN插入层上采用MOCVD工艺淀积厚度为15～30nm的AlGaN势垒层；
5)在AlGaN势垒层上一次制作掩膜，并采用磁控溅射工艺在该势垒层上方沉积阴极金属，并在8...

【专利技术属性】
技术研发人员：张进成，宋秀峰，赵胜雷，朱丹，刘志宏，周弘，许晟瑞，冯倩，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