氧化镓整流器和制作工艺、氧化镓整流器结构和制作工艺制造技术

本发明专利技术公开一种氧化镓整流器和制作工艺、氧化镓整流器结构和制作工艺，涉及半导体技术领域，氧化镓整流器包括以下结构：氧化镓衬底层，氧化镓外延层，设于氧化镓衬底层上表面；阴极，设于氧化镓沟道层一侧的上表面；p型半导体层，设于与阴极相对的氧化镓沟道层另一侧的上表面；第一阳极层，设于与阴极相对的氧化镓沟道层另一侧的上表面，靠近p半导体层设置，且与p型半导体层之间有间隙；第二阳极层，设于p型半导体层上表面；第三阳极层，电连接第一阳极层和第二阳极层。本发明专利技术利用沟道载流子的积累与耗尽来实现整流特性，因此不依赖于势垒高度，能够打破开启电压与关态漏电之间的权衡。能够打破开启电压与关态漏电之间的权衡。能够打破开启电压与关态漏电之间的权衡。

【技术实现步骤摘要】
氧化镓整流器和制作工艺、氧化镓整流器结构和制作工艺


[0001]本专利技术涉及半导体结构
，尤其涉及一种氧化镓整流器和制作工艺、氧化镓整流器结构和制作工艺。

技术介绍

[0002]理想情况下，二极管的开启电压越小越好，反向漏电越小越好。氧化镓现有的二极管有两种结构，包括肖特基二极管和异质pn结二极管。它们的整流特性都取决于势垒高度。势垒越高，开启电压越大，反向漏电越小。反之，开启电压越小，反向漏电越大。肖特基二极管的整流特性是肖特基结的热电子发射模型主导的。PN结则是由少子扩散模型主导。无论哪种结构，其整流特性都取决于结势垒的高度，由热电子发射模型可知，必然存在低开启电压与低关态漏电之间的不兼容性。

技术实现思路

[0003]本专利技术针对现有技术中的缺点，本专利技术为了解决现有技术下低开启电压与低关态漏电之间的不兼容性的问题，提出一种氧化镓场效应整流器结构。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：
[0005]一种氧化镓整流器，包括以下结构：
[0006]氧化镓衬底层，
[0007]氧化镓外延层，设于氧化镓衬底层上表面；
[0008]阴极，设于氧化镓沟道层一侧的上表面；
[0009]p型半导体层，设于与阴极相对的氧化镓沟道层另一侧的上表面；
[0010]第一阳极层，设于与阴极相对的氧化镓沟道层另一侧的上表面，靠近p半导体层设置，且与p型半导体层之间有间隙；
[0011]第二阳极层，设于p型半导体层上表面；
[0012]第三阳极层，电连接第一阳极层和第二阳极层。
[0013]作为其中一种实时方式，所述p型半导体层采用Si、NiO、GaN、MgO、Cu2O中的任意一种材质。
[0014]作为其中一种实时方式，所述氧化镓衬底层为Fe或Mg掺杂的半绝缘单晶氧化镓单晶衬底。
[0015]作为其中一种实时方式，所述p型半导体层的上表面部分被第二金属电极覆盖，另一部分为未被第二金属电极覆盖的延伸部分。
[0016]作为其中一种实时方式，所述氧化镓外延层的掺杂离子浓度范围为1e16 cm
‑3至1e18 cm
‑3，厚度范围为50nm至1500nm。
[0017]作为其中一种实时方式，所述p型半导体层厚度10nm
‑
100nm；
[0018]作为其中一种实时方式，所述氧化镓外延层的掺杂离子浓度1e18 cm
‑3，氧化镓外延层厚度200nm。
[0019]进步的，提出一种氧化镓整流器结构，包括两个以上上述的氧化镓整流器，相邻两个氧化镓整流器之间设有凹槽，凹槽深度大于等于氧化镓外延层厚度。
[0020]进步的，提出一种氧化镓整流器的制作工艺，用于制作上述氧化镓整流器，包括以下步骤：
[0021]选用半绝缘单晶氧化镓单晶作为氧化镓衬底层，在上面生长氧化镓外延层；
[0022]采用光刻手段图形化，在氧化镓外延层上表面制作欧姆电极形成欧姆接触，阴极和第一阳极；
[0023]采用光刻手段图形化，在氧化镓外延层上表面生长p型半导体层，再在p型半导体层上表面生长第二阳极，第二阳极与p型半导体形成欧姆接触；
[0024]采用光刻手段图形化，在第一阳极和第二阳极上方生长第三阳极，第三阳极将第一阳极和与p型接触的第二电极相连。
[0025]进步的，提出一种氧化镓整流器结构的制作工艺，用于制作上述的氧化镓整流器结构，包括以下步骤：
[0026]选用半绝缘单晶氧化镓单晶作为氧化镓衬底层，在上面生长氧化镓外延层；
[0027]在相邻两个氧化镓整流器之间刻蚀凹槽；
[0028]采用光刻手段图形化，在氧化镓外延层上表面制作欧姆电极形成欧姆接触，阴极和第一阳极；
[0029]采用光刻手段图形化，在氧化镓外延层上表面生长p型半导体层，再在p型半导体层上表面生长第二阳极，第二阳极与p型半导体形成欧姆接触；
[0030]采用光刻手段图形化，在第一阳极和第二阳极上方生长第三阳极，第三阳极将第一阳极和与p型接触的第二电极相连。
[0031]本专利技术的有益效果：
[0032]本专利技术提出了氧化镓场效应整流器结构，利用沟道载流子的积累与耗尽来实现整流特性，因此不依赖于势垒高度，能够打破开启电压与关态漏电之间的权衡。
附图说明
[0033]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]图1是一种氧化镓整流器的示意图；
[0035]图2是一种氧化镓整流器施加反向电压后的导电示意图；
[0036]图3是一种氧化镓整流器施加正向较小电压后的导电示意图；
[0037]图4是一种氧化镓整流器施加正向较大电压后的导电示意图；
[0038]图5是设有凹槽的氧化镓整流器导电示意图；
[0039]图6是实施例3公开的另一种氧化镓整流器的示意图；
[0040]图7是一种氧化镓整流器结构的示意图；
[0041]图8是一种氧化镓整流器制作工艺的流程图。
具体实施方式
[0042]以下结合附图对本公开的示范性实施例做出说明，其中包括本公开实施例的各种细节以助于理解，应当将它们认为仅仅是示范性的。因此，本领域普通技术人员应当认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改，而不会背离本公开的范围和精神。同样，为了清楚和简明，以下的描述中省略了对公知功能和结构的描述。
[0043]实施例1：
[0044]一种氧化镓整流器，如图1，包括以下结构：
[0045]氧化镓衬底层，
[0046]氧化镓外延层，设于氧化镓衬底层上表面，即氧化镓沟道；
[0047]阴极，设于氧化镓沟道层一侧的上表面，可采用Ti/Au；
[0048]p型半导体层，设于与阴极相对的氧化镓沟道层另一侧的上表面，p型半导体层可选材料包括NiO、Si、GaN、MgO或Cu2O材质；
[0049]第一阳极层，设于与阴极相对的氧化镓沟道层另一侧的上表面，靠近p半导体层设置，且与p型半导体层之间有间隙；
[0050]第二阳极层，设于p型半导体层上表面，采用Ni/Au、Pt/Au金属等；
[0051]第三阳极层，电连接第一阳极层和第二阳极层，可采用Au金属。
[0052]其中，第三阳极层可以采用任意导电金属，将p型半导体层、第一阳极层、第二阳极层和第三阳极层作为整体看作阳极。当该整流器阴极施加负电压时，原本晶体管栅极下方沟道由于低电位电子被耗尽，因此电流无法通过。当该整流器阴极施加正电压时，原本晶体管栅极下方沟道由于高电位电子被积累，因此电流能够通过。由此实现了单向导电性。采用该种原理实现的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化镓整流器，其特征在于，包括以下结构：氧化镓衬底层，氧化镓外延层，设于氧化镓衬底层上表面；阴极，设于氧化镓沟道层一侧的上表面；p型半导体层，设于与阴极相对的氧化镓沟道层另一侧的上表面；第一阳极层，设于与阴极相对的氧化镓沟道层另一侧的上表面，靠近p半导体层设置，且与p型半导体层之间有间隙；第二阳极层，设于p型半导体层上表面；第三阳极层，电连接第一阳极层和第二阳极层。2.根据权利要求1所述的氧化镓整流器，其特征在于，所述p型半导体层采用Si、NiO、GaN、MgO、Cu2O中的任意一种材质。3.根据权利要求1所述的氧化镓整流器，其特征在于，所述氧化镓衬底层为Fe或Mg掺杂的半绝缘单晶氧化镓单晶衬底。4.根据权利要求1所述的氧化镓整流器，其特征在于，所述p型半导体层的上表面部分被第二金属电极覆盖，另一部分为未被第二金属电极覆盖的延伸部分。5.根据权利要求1或3所述的氧化镓整流器，其特征在于，所述氧化镓外延层的掺杂离子浓度范围为1e16 cm
‑3至1e18 cm
‑3,厚度范围为50nm至1500nm。6.根据权利要求1或2所述的氧化镓整流器，其特征在于，所述p型半导体层厚度10nm
‑
100nm。7.根据权利要求1所述的氧化镓整流器，其特征在于，所述氧化镓外延层的掺杂离子浓度1e18 cm
‑3，氧化镓外延层厚度200nm。8.一种氧化镓整流器结...

【专利技术属性】
技术研发人员：周选择，刘琦，徐光伟，龙世兵，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：