一种GaN垂直型肖特基二极管及制作方法技术

本发明专利技术提供了一种GaN垂直型肖特基二极管及制作方法，属于半导体技术领域，二极管包括衬底、GaN缓冲层、阳极金属层、沉积金属层和阴极金属层，制作方法包括在衬底上形成GaN缓冲层，在GaN缓冲层上表面依次形成有N+GaN外延层和N

【技术实现步骤摘要】
一种GaN垂直型肖特基二极管及制作方法


[0001]本专利技术属于半导体
，更具体地说，是涉及一种GaN垂直型肖特基二极管及制作方法。

技术介绍

[0002]宽禁带半导体GaN具有禁带宽度大、热导率高、击穿场强高、电子饱和漂移速度高等优点，在功率器件制造领域具有广阔的市场应用前景。使用GaN材料制作的二极管，与传统的Si二极管相比，在相同的芯片面积下，可以传输更大的电流和承受更高的电压。但是由于GaN的单晶衬底材料目前尚处于研究和开发阶段，目前存在单晶尺寸小、缺陷密度高等缺点，严重制约了GaN同质外延相关器件的发展，例如使用的GaN同质外延制作的GaN肖特基二极管和P
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N二极管，因良率低、晶圆加工产能低，造成芯片无法批量生产。目前国际上的GaN异质外延技术发展十分迅速，可以在大尺寸SiC、Si或蓝宝石上外延出性能优异的GaN材料。国际上已有众多关于使用GaN异质外延材料制作半垂直型二极管的报道，即二极管的阳极和阴极在晶圆的同一面。该类型器件有两大问题：一是电极集中在晶圆的同一面，增加了芯片的面积，芯片电流密度小；二是在后续装配使用中需要对阳极和阴极同时采用打线的方式将电极引出，增加了使用难度和使用成本，因此，半垂直型二极管并没有广泛应用到实际的工业产品中。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种GaN垂直型肖特基二极管及制作方法，旨在解决异质外延GaN材料无法制作垂直型器件的技术问题。
[0004]为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：提供一种GaN垂直型肖特基二极管，包括衬底、GaN缓冲层、阳极金属层、沉积金属层和阴极金属层，GaN缓冲层形成于所述衬底上，所述GaN缓冲层上表面依次形成有N+GaN外延层和N
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GaN外延层，所述衬底和所述GaN缓冲层中部形成有相互连通的开孔，且所述开孔一端与所述衬底外部连通、另一端露出所述N+GaN外延层；阳极金属层形成于所述N
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GaN外延层上表面；沉积金属层形成于所述开孔内且置于所述N+GaN外延层上；阴极金属层形成于所述衬底和所述沉积金属层上以及所述GaN缓冲层内侧面上。
[0005]在一种可能的实现方式中，所述N
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GaN外延层上和所述阳极金属层上均形成有钝化介质。
[0006]本专利技术提供的一种GaN垂直型肖特基二极管的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术一种GaN垂直型肖特基二极管，在不同面上形成阳极和阴极，减少了芯片的面积，芯片电流密度大，解决了异质外延GaN材料无法制作垂直型器件的技术问题，通过该制作方法可得到与Si二极管相同结构的GaN垂直型二极管，芯片集成度高，电流密度大，便于后续芯片装配。
[0007]本专利技术还提供了一种GaN垂直型肖特基二极管的制作方法，包括：
[0008]在衬底上形成GaN缓冲层，在所述GaN缓冲层上表面依次形成有N+GaN外延层和N
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GaN外延层，所述衬底和所述GaN缓冲层中部形成有相互连通的开孔，且所述开孔一端与所述衬底外部连通、另一端露出所述N+GaN外延层；
[0009]在所述N
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GaN外延层上表面形成阳极金属层；
[0010]在所述开孔内形成沉积金属层，所述沉积金属层还置于所述N+GaN外延层上；
[0011]在所述衬底和所述沉积金属层上以及所述GaN缓冲层内侧面上形成阴极金属层。
[0012]在一种可能的实现方式中，在衬底上形成GaN缓冲层，包括：
[0013]在衬底上进行GaN异质外延，在所述GaN缓冲层上表面依次形成有N+GaN外延层和N
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GaN外延层；
[0014]所述GaN缓冲层的厚度为0.01μm～5μm、所述N+GaN外延层的厚度为0.1μm～5μm、所述N
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GaN外延层的厚度为1μm～100μm。
[0015]在一种可能的实现方式中，所述衬底和所述GaN缓冲层中部形成有相互连通的开孔，且所述开孔一端与所述衬底外部连通、另一端露出所述N+GaN外延层，包括：
[0016]去除位于中部的所述衬底和所述GaN缓冲层，并露出所述N+GaN外延层，使剩余所述衬底厚度为10μm～200μm。
[0017]在一种可能的实现方式中，在所述N
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GaN外延层上表面形成阳极金属层，包括：
[0018]在所述N
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GaN外延层上表面制作阳极电极，使在所述N
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GaN外延层上表面形成阳极金属层；
[0019]所述阳极电极的阳极金属为Ti/Au、Ni/Au或Ti/Al中的一种材料；
[0020]所述阳极金属层的厚度为1μm～10μm。
[0021]在一种可能的实现方式中，在所述开孔内形成沉积金属层，所述沉积金属层还置于所述N+GaN外延层上，包括：
[0022]所述沉积金属层与所述N+GaN外延层形成欧姆接触的金属体系，然后使用脉冲激光对所述沉积金属层进行扫描照射并退火处理；
[0023]所述沉积金属层的金属为Ti/Al、Ti/Al/Ni/Au、Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Pt/Au中的一种材料。
[0024]在一种可能的实现方式中，所述衬底材料为SiC、Si或蓝宝石中的一种材料。
[0025]在一种可能的实现方式中，所述阳极金属层制作完成后使用钝化介质对所述阳极电极进行钝化保护，所述介质的厚度为0.1μm～10μm。
[0026]在一种可能的实现方式中，所述脉冲激光的能量密度为1J/cm2～5J/cm2。
[0027]本专利技术提供的一种GaN垂直型肖特基二极管的制作方法的有益效果在于：与现有技术相比，本专利技术一种GaN垂直型肖特基二极管的制作方法包括步骤有，在衬底上形成GaN缓冲层，在GaN缓冲层上表面依次形成有N+GaN外延层和N
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GaN外延层，衬底和GaN缓冲层中部形成有相互连通的开孔，且开孔一端与衬底外部连通、另一端露出N+GaN外延层；在N
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GaN外延层上表面形成阳极金属层；在开孔内形成沉积金属层，沉积金属层还置于N+GaN外延层上；在衬底和沉积金属层上以及GaN缓冲层内侧面上形成阴极金属层，解决了异质外延GaN材料无法制作垂直型器件的技术问题，通过该制作方法可得到与Si二极管相同结构的GaN垂直型二极管，阳极和阴极在不同面上，减少了芯片的面积，芯片集成度高，电流密度大，便于后续芯片装配。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例提供的一种GaN垂直型肖特基二极管的制作方法的外延GaN材料的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种GaN垂直型肖特基二极管，其特征在于，包括：衬底；GaN缓冲层，形成于所述衬底上，所述GaN缓冲层上表面依次形成有N+GaN外延层和N
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GaN外延层，所述衬底和所述GaN缓冲层中部形成有相互连通的开孔，且所述开孔一端与所述衬底外部连通、另一端露出所述N+GaN外延层；阳极金属层，形成于所述N
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GaN外延层上表面；沉积金属层，形成于所述开孔内且置于所述N+GaN外延层上；阴极金属层，形成于所述衬底和所述沉积金属层上以及所述GaN缓冲层内侧面上。2.如权利要求1所述的一种GaN垂直型肖特基二极管，其特征在于，所述N
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GaN外延层上和所述阳极金属层上均形成有钝化介质。3.一种GaN垂直型肖特基二极管的制作方法，其特征在于，包括：在衬底上形成GaN缓冲层，在所述GaN缓冲层上表面依次形成有N+GaN外延层和N
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GaN外延层，所述衬底和所述GaN缓冲层中部形成有相互连通的开孔，且所述开孔一端与所述衬底外部连通、另一端露出所述N+GaN外延层；在所述N
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GaN外延层上表面形成阳极金属层；在所述开孔内形成沉积金属层，所述沉积金属层还置于所述N+GaN外延层上；在所述衬底和所述沉积金属层上以及所述GaN缓冲层内侧面上形成阴极金属层。4.如权利要求3所述的一种GaN垂直型肖特基二极管的制作方法，其特征在于，在衬底上形成GaN缓冲层，包括：在衬底上进行GaN异质外延，在所述GaN缓冲层上表面依次形成有N+GaN外延层和N
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GaN外延层；所述GaN缓冲层的厚度为0.01μm～5μm、所述N+GaN外延层的厚度为0.1μm～5μm、所述N
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GaN外延层的厚度为1μm～1...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭永亮，廖龙忠，杨志虎，刘亚亮，高昶，崔玉兴，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：