一种类结型的横向鳍式二极管及制备方法技术

本公开提供了一种类结型的横向鳍式二极管，包括：依次位于衬底上的成核层、缓冲层、至少两个异质结单元层及钝化层；其中，从钝化层表面依次刻蚀钝化层及至少两个异质结单元层形成的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽内分别设置阳极欧姆层和阴极欧姆层；从衬底背面在阳极欧姆层的正下方位置依次刻蚀衬底、成核层、缓冲层及第一异质结单元层形成的第三凹槽，第三凹槽内设置背孔肖特基电极层；其中，背孔肖特基电极层与阳极欧姆层对称排列构成钳形横向鳍式结构。本公开还提供了一种类结型的横向鳍式二极管的制备方法。的横向鳍式二极管的制备方法。的横向鳍式二极管的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
一种类结型的横向鳍式二极管及制备方法


[0001]本公开涉及GaN微波功率二极管
，具体涉及一种类结型的横向鳍式二极管及制备方法。

技术介绍

[0002]宽禁带半导体GaN微波二极管凭借高频、高压、高功率、无反向恢复电荷等特性在无线充电、整流器、限幅器等应用领域发挥独特优势。多沟道横向二极管是最近发展起来的先进技术，可有效提高二极管导通电流，从而提升功率容限。然而，多沟道材料结构在垂直方向上具有一定空间尺度，使得单侧平面栅控结构很难反向耗尽二极管，导致反向泄漏电流较高，静态功耗居高不下，不利于器件可靠性。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，本公开提供了一种一种类结型的横向鳍式二极管及制备方法，旨在解决基于多沟道材料的氮化镓横向二极管器件在反向偏置时泄漏电流较高的技术问题。
[0004]本公开的第一个方面提供了一种类结型的横向鳍式二极管，包括：依次位于衬底上的成核层、缓冲层、至少两个异质结单元层及钝化层；其中，从钝化层表面依次刻蚀钝化层及至少两个异质结单元层形成的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽内分别设置阳极欧姆层和阴极欧姆层；从衬底背面在阳极欧姆层的正下方位置依次刻蚀衬底、成核层、缓冲层及第一异质结单元层形成的第三凹槽，第三凹槽内设置背孔肖特基电极层；其中，背孔肖特基电极层与阳极欧姆层对称排列构成钳形横向鳍式结构。
[0005]进一步地，还包括：从阳极欧姆层邻近阴极欧姆层的一侧刻蚀部分钝化层形成的第四凹槽，第四凹槽内设置阳极肖特基层。
[0006]进一步地，阳极欧姆层、阳极肖特基层及背孔肖特基电极层之间短路连接。
[0007]进一步地，背孔肖特基电极层远离衬底的上表面且邻近阴极欧姆层的一侧在垂直方向上与阳极肖特基层邻近所述阴极欧姆层的一侧齐平；或，背孔肖特基电极层远离衬底的上表面且邻近阴极欧姆层的一侧在垂直方向上超过与阳极肖特基层邻近阴极欧姆层的一侧，且超过距离小于等于阳极欧姆层与阴极欧姆层间距的10％。
[0008]进一步地，阳极欧姆层呈类梯形体结构。
[0009]进一步地，阳极欧姆层的侧壁与水平面的夹角θ为15
°
～90
°
。
[0010]进一步地，背孔肖特基电极层呈类U形结构。
[0011]进一步地，每个异质结单元层包括：自上而下依次设置的Al
x
Ga1‑
x
N层、AlN层及GaN层，其中，0＜x≤1。
[0012]进一步地，每个异质结单元层中的Al组分范围为18％～30％。
[0013]进一步地，背孔肖特基电极层与阳极欧姆层直接接触或不直接接触。
[0014]进一步地，背孔肖特基电极层与阳极欧姆层不直接接触时，背孔肖特基电极层与阳极欧姆层之间设置合金层。
[0015]本公开的第二个方面提供了一种类结型的横向鳍式二极管制备方法，包括：在衬底上依次生长成核层、缓冲层、至少两个异质结单元层及钝化层；从钝化层表面依次刻蚀钝化层及至少两个异质结单元层形成第一凹槽和第二凹槽，并在第一凹槽和第二凹槽内分别生长阳极欧姆层和阴极欧姆层；从衬底背面在阳极欧姆层的正下方位置依次刻蚀衬底、成核层、缓冲层及第一异质结单元层形成第三凹槽，并在第三凹槽内生长背孔肖特基电极层；其中，背孔肖特基电极层与阳极欧姆层对称排列构成钳形横向鳍式结构。
[0016]进一步地，该方法在生长阳极欧姆层和阴极欧姆层之后，还包括：从阳极欧姆层邻近阴极欧姆层的一侧刻蚀部分钝化层形成第四凹槽，在第四凹槽内生长阳极肖特基层。
[0017]本公开的实施例提供了一种类结型的横向鳍式二极管及制备方法，通过背面工艺在正面阳极金属的正下方位置制备金属背孔，形成与正面阳极金属对称排列的钳形结构，该结构可从正面和背面同时耗尽多沟道材料中的电子气，使得反向泄漏电流大大降低，有效抑制静态功耗。同时，金属背孔为多沟道产热区提供近结散热路径，有效降低了热阻，提升了器件的可靠性。
附图说明
[0018]为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
[0019]图1示意性示出了根据本公开一实施例的类结型的横向鳍式二极管的横截面示意图；
[0020]图2示意性示出了根据本公开另一实施例的类结型的横向鳍式二极管的横截面示意图；
[0021]图3示意性示出了两种二极管的电流特性对比示意图；
[0022]图4示意性示出了根据本公开一实施例的类结型的横向鳍式二极管的制备方法流程图；
[0023]图5A～图5H示意性示出了根据本公开一实施例的类结型的横向鳍式二极管的制备方法各步骤对应的结构示意图。
具体实施方式
[0024]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0025]应该理解的是，当元件(诸如层、膜、区域、或衬底)描述为在另一元件“上”时，该元件可直接在该另一元件上，或者也可存在中间元件。而且，在说明书以及权利要求书中，当描述有元件“连接”至另一元件时，该元件可“直接连接”至该另一元件，或者通过第三元件“连接”至该另一元件。
[0026]在详述本公开实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且示意图只是示例，其在此不应限制本公开保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0027]本公开提供了一种类结型的横向鳍式二极管，包括：依次位于衬底上的成核层、缓冲层、至少两个异质结单元层及钝化层；其中，从钝化层表面依次刻蚀钝化层及至少两个异质结单元层形成的第一凹槽和第二凹槽，第一凹槽和第二凹槽内分别设置阳极欧姆层和阴极欧姆层；从衬底背面在阳极欧姆层的正下方位置依次刻蚀衬底、成核层、缓冲层及第一异质结单元层形成的第三凹槽，第三凹槽内设置背孔肖特基电极层；其中，背孔肖特基电极层与阳极欧姆层对称排列构成钳形横向鳍式结构。
[0028]本公开的实施例提供了一种类结型的横向鳍式二极管及制备方法，通过背面工艺在正面阳极金属的正下方位置制备金属背孔，形成与正面阳极金属对称排列的钳形结构，该结构可从正面和背面同时耗尽多沟道材料中的电子气，使得反向泄漏电流大大降低，有效抑制静态功耗。同时，金属背孔为多沟道产热区提供近结散热路径，有效降低了热阻，提升了器件的可靠性。
[0029]下面将结合本公开一具体的实施例中的类结型的横向鳍式二极管的结构，对本公开的技术方案进行详细说明。应当理解，图1和图2中示出的类结型的横向鳍式二极管的结构中各部分的材料层、形状和结构仅是示例性的，以帮助本领域的技术人员理解本公开的技术方案，并非用以限制本公开的保护范围。
[0030本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种类结型的横向鳍式二极管，其特征在于，包括：依次位于衬底(1)上的成核层(2)、缓冲层(3)、至少两个异质结单元层及钝化层(5)；其中，从所述钝化层(5)表面依次刻蚀所述钝化层(5)及所述至少两个异质结单元层形成的第一凹槽和第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽内分别设置阳极欧姆层(6)和阴极欧姆层(7)；从所述衬底(1)背面在所述阳极欧姆层(6)的正下方位置依次刻蚀所述衬底(1)、所述成核层(2)、所述缓冲层(3)及第一异质结单元层形成的第三凹槽，所述第三凹槽内设置背孔肖特基电极层(9)；其中，所述背孔肖特基电极层(9)与所述阳极欧姆层(6)对称排列构成钳形横向鳍式结构。2.根据权利要求1所述的类结型的横向鳍式二极管，其特征在于，还包括：从所述阳极欧姆层(6)邻近所述阴极欧姆层(7)的一侧刻蚀部分所述钝化层(5)形成的第四凹槽，所述第四凹槽内设置阳极肖特基层(8)。3.根据权利要求2所述的类结型的横向鳍式二极管，其特征在于，所述阳极欧姆层(6)、所述阳极肖特基层(8)及所述背孔肖特基电极层(9)之间短路连接。4.根据权利要求2所述的类结型的横向鳍式二极管，其特征在于，所述背孔肖特基电极层(9)远离所述衬底(1)的上表面且邻近所述阴极欧姆层(7)的一侧在垂直方向上与所述阳极肖特基层(8)邻近所述阴极欧姆层(7)的一侧齐平；或，所述背孔肖特基电极层(9)远离衬底的上表面且邻近所述阴极欧姆层(7)的一侧在垂直方向上超过与所述阳极肖特基层(8)邻近所述阴极欧姆层(7)的一侧，且超过距离小于等于所述阳极欧姆层(6)与所述阴极欧姆层(7)间距的10％。5.根据权利要求1所述的类结型的横向鳍式二极管，其特征在于，所述阳极欧姆层(6)呈类梯形体结构。6.根据权利要求5所述的类结型的横向鳍式二极管，其特征在于，所述阳极欧姆层(6)的侧壁与水平面的夹角θ为15
°
～90
°
。7...

【专利技术属性】
技术研发人员：王鑫华，刘新宇，黄健，黄森，颜呈祥，魏珂，殷海波，徐正源，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：