一种具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管及其制备方法。本发明专利技术氮化镓结势垒肖特基二极管包括：重掺杂N型氮化镓衬底区；轻掺杂N型氮化镓漂移区，位于重掺杂N型氮化镓衬底区上方；轻掺杂N型氮化镓漂移区上设置有沟槽；沟槽底面和侧壁包覆有P型氮化镓区；金属电极层，设置于重掺杂N型氮化镓衬底区下表面以及P型氮化镓区和轻掺杂N型氮化镓漂移区的上表面。本发明专利技术方法可以实现制备更深PN结的结势垒肖特基二极管，避免使用过高的离子注入能量。所形成的P型GaN包裹沟槽的结构，不仅可以实现更深的PN结，也能提高对肖特基接触表面的保护能力，从而提高器件的击穿性能。从而提高器件的击穿性能。

【技术实现步骤摘要】
一种具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管及其制备方法，属于半导体器件


技术介绍

[0002]氮化镓(GaN)作为第三代半导体的代表材料，由于其具有宽带隙、高电子迁移率和高临界电场等优点，被广泛用于高压和大功率器件，与硅和碳化硅等材料相比，它在下一代高压和大电流功率系统中显示出了巨大潜力。由于肖特基势垒二极管具有快开关速度和低导通电阻的独特特性，被认为是现代电力系统中不可或缺的元件。然而，传统的肖特基势垒二极管在反向工作状态下通常受到镜像力诱发肖特基势垒降低效应的影响，这导致器件的反向漏电流过大，从而引起器件的过早击穿。为解决这些问题，目前应用较多的是平面型的结势垒肖特基二极管，即通过在肖特基接触表面形成P型GaN对肖特基表面处的电场实现屏蔽作用，以减小器件在反向偏压下镜像力的影响；同时其作用效果与P型半导体的下表面深度成正比。因此，为获得更好的器件性能，需要形成更厚的P型GaN。
[0003]传统GaN结势垒肖特基二极管对高压和大功率器件发展具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管，包括：重掺杂N型氮化镓衬底区；轻掺杂N型氮化镓漂移区，位于重掺杂N型氮化镓衬底区上方；轻掺杂N型氮化镓漂移区上设置有沟槽；沟槽底面和侧壁包覆有P型氮化镓区；金属电极层，设置于重掺杂N型氮化镓衬底区下表面以及P型氮化镓区和轻掺杂N型氮化镓漂移区的上表面。2.根据权利要求1所述具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管，其特征在于，所述P型氮化镓区的掺杂元素为镁离子，掺杂浓度为2
×
10
16
～5
×
10
19
cm
‑3，优选为1
×
10
17
～2
×
10
18
cm
‑3，进一步优选为1.5
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10
17
～3
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10
17
cm
‑3。3.根据权利要求1所述具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管，其特征在于，所述P型氮化镓区的厚度为0.2～1.8μm，进一步优选为0.4～1.8μm，最优选为0.8μm。4.根据权利要求1所述具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管，其特征在于，轻掺杂N型氮化镓漂移区上设置有沟槽，沟槽的数量大于等于2个，相邻沟槽之间的间距为2.0～4.5μm，优选为2.0～3.0μm；所述沟槽的宽度为1.0～4.0μm；沟槽的深度为1.0～2.0μm，最优选为1μm。5.根据权利要求1所述具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管，其特征在于，所述沟槽的形状为倒梯形、U型、方形、三角形或阶梯型，优选为方形；优选的，当沟槽的形状为方形时，P型氮化镓区由侧壁和底面组成，P型氮化镓区的底面包覆沟槽的底面，P型氮化镓区的侧壁包覆沟槽的侧壁，P型氮化镓区的底面和侧壁垂直连接。6.根据权利要求1所述具有沟槽结构的垂直型氮化镓肖特基二极管，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、重掺杂N型氮化镓衬底区厚度为1～5μm，掺杂元素为硅，掺杂浓度为4
×
10
18
～6
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10
18
cm
‑3；轻掺杂N型氮化镓漂移区厚度为8～12μm，掺杂元素为硅，掺杂浓度为5
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10
14
～3
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10
16
cm
‑3；ii、所述金属电极层，包括器件的阳极与阴极，选自铬(Cr)、铝(Al)、坦(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、钛(Ti)、金(Au)、镍(Ni)、铂(Pt)、钒(V)、铜(Cu)、钌(Ru)、钴(Co)或铪(Hf)中的一种或两种以上的金属材料组合；优选的，设置于重掺杂N型氮化镓衬底区下表面的金属电极层为Ti/Al/Au的混合金属层，厚度分别为50/200/50nm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘超，尹健，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：