【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率电子器件，具体涉及一种具有凹槽阳极的准垂直结构gan基sbd及其制备方法。
技术介绍
1、氮化镓(gan)材料作为第三代半导体(宽禁带半导体)的代表，由于其禁带宽度大、击穿场强高、化学性质稳定等优势，用其制备出的电子器件的性能远超si、gaas等第一代、第二代半导体材料所制备的器件，因而被广泛应用于通讯、雷达、功率开关等领域。
2、肖特基二极管(sbd)是利用金属与半导体接触形成的金属-半导体结原理制作的，具有开关频率高和正向压降低等优点，适合用在低压、大电流输出场合用作高频整流，在非常高的频率下(如x波段、c波段、s波段和ku波段)用于检波和混频，在高速逻辑电路中用作箝位。目前gan基sbd分为全垂直结构、横向结构和介于二者之间的准垂直结构。其中，全垂直结构器件面积小、性能优异，但需要同质衬底外延，而gan同质衬底价格昂贵，很难实现批量化及商业化；横向结构器件工艺简单，但其击穿电压与器件面积成正比，高击穿电压需要大面积，容易出现电流崩塌效应，结构限制难以得到更高性能。折中全垂直和横向结构的优缺点而衍生出的准垂直结构器件具有良好的工艺兼容性，不需要采用gan同质衬底，同时保持性能，避免电流崩塌，并且器件击穿电压不受器件面积限制，具有非常大的商业化应用潜力。如图1所示，常规型准垂直结构gan基sbd器件结构的异质外延片101包括依次堆叠的衬底1011、缓冲层1012、n+-gan层1013和n--gan层1014，阴极电极102和阳极电极104分别设置于n+-gan层1013和n--gan层1014上
3、准垂直结构gan基sbd尽管具有制备成本低、开启电压低等优点，但反向击穿电压相较其他器件较低，大部分器件的反向击穿电压都在600v左右。小部分器件能够达到1000v，但制备工艺复杂，成本高，无法产业化。因而如何提高准垂直sbd器件的反向击穿电压是目前的研究热点。为了降低器件的反向漏电，提高器件的反向击穿电压，专利文件cn202310101818.1公开了一种准垂直结构gan肖特基二极管及其制备方法，其器件结构如图3所示，在p-gan层105(p型掺杂氮化镓)刻蚀出凹槽，并在刻蚀暴露出的表面覆盖一层aln薄膜，可以修复刻蚀后n--gan表面的刻蚀损伤。然而，该结构需在n--gan层上附加p-gan层，增加了额外的制备工序，制备成本也相应提高。
4、因此，现有技术有待改进。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种具有凹槽阳极的准垂直结构gan基sbd及其制备方法，通过在台面表面刻蚀一部分n--gan层形成的凹槽阳极来提高准垂直结构sbd器件的反向击穿电压、改善反向特性。
2、为了解决上述技术问题中的至少一项，本专利技术采用以下技术方案：
3、依据本专利技术，提供一种具有凹槽阳极的准垂直结构gan基sbd，包括：外延片，包括自下而上依次层叠的衬底、缓冲层、n+-gan层和n--gan层，其中，外延片上刻蚀n--gan层的一部分直至暴露出n+-gan层，以使保留的n--gan层区域形成台面结构；阴极电极，设置于暴露出的n+-gan层上；阳极电极，包括凹槽阳极和场板金属的第一部分，所述凹槽阳极设置于自所述台面结构上表面向下刻蚀掉一部分n--gan形成的、面积小于所述台面结构上表面的阳极凹槽内，所述场板金属的第一部分覆盖于所述凹槽阳极上；以及钝化层，设置于台面结构的侧壁上和未被刻蚀的n--gan层的上表面上。其中，所述钝化层和所述场板金属的第二部分共同构成场板结构，所述场板金属的第二部分覆盖至少一部分所述钝化层。
4、依据本专利技术的一个实施例，自所述场板金属的第一部分延伸出的所述场板金属的第二部分覆盖位于所述台面结构上表面的一部分所述钝化层，以与所述钝化层共同形成常规型场板结构。
5、依据本专利技术的一个实施例，自所述场板金属的第一部分延伸出的所述场板金属的第二部分覆盖位于所述台面结构上表面的一部分所述钝化层以及所述钝化层的侧壁，以与所述钝化层共同形成侧壁场板。
6、依据本专利技术的一个实施例，n--gan层的厚度为6～8μm。
7、依据本专利技术的一个实施例，阳极凹槽的刻蚀深度为n--gan层厚度的30％以内。
8、依据本专利技术，提供一种具有凹槽阳极的准垂直结构gan基sbd的制备方法，其包括以下步骤：步骤s1：以外延片为基础结构刻蚀n--gan层的一部分直至暴露出n+-gan层，以使保留的n--gan层区域形成台面结构，外延片包括自下而上依次层叠的衬底、缓冲层、n+-gan层和n--gan层；步骤s2：在台面结构的侧壁生长介质材料，形成钝化层；步骤s3：溅射阴极金属，在暴露出的n+-gan层上形成阴极电极；步骤s4：在台面结构上表面向下刻蚀掉一部分n--gan形成面积小于台面结构上表面的阳极凹槽；步骤s5：溅射阳极金属，在阳极凹槽内形成凹槽阳极；步骤s6：在所述凹槽阳极上、至少一部分所述钝化层上溅射场板金属，以使至少一部分所述钝化层上的场板金属与所述钝化层共同形成场板结构。
9、依据本专利技术的一个实施例，所述步骤s6中，溅射场板金属的至少一部分所述钝化层包含位于所述台面结构上表面的一部分所述钝化层，其与所述钝化层共同形成常规型场板结构。
10、依据本专利技术的一个实施例，包括以下步骤：所述步骤s6中，溅射场板金属的至少一部分所述钝化层包含位于所述台面结构上表面的一部分所述钝化层以及所述钝化层的侧壁，其与所述钝化层共同形成侧壁场板结构。
11、依据本专利技术的一个实施例，步骤s3中，溅射阴极金属后进行高温退火，形成欧姆接触，阴极电极为多层电极，其材料选自(ti/al)x/ni/au的一种，x选自1～4。
12、依据本专利技术的一个实施例，步骤s1包括：刻蚀后，修复刻蚀导致的台面结构的侧壁损伤；步骤s4包括：刻蚀后，修复刻蚀导致的阳极凹槽表面和侧壁的损伤。
13、通过采用上述技术方案，依据本专利技术的具有凹槽阳极的准垂直结构gan基sbd至少具有如下优点中的至少一项：
14、(1)其准垂直结构能够降低器件的制备成本，并在相对小的器件面积下，具有相对较高的反向击穿电压；
15、(2)外延结构更加简单，不包括p-gan层；
16、(3)在台面表面刻蚀一部分n--gan层形成的凹槽阳极能够改变电场分布，提高反向击穿电压；
17、(4)侧壁场板结构能够本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有凹槽阳极的准垂直结构GaN基SBD，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的GaN基SBD，其特征在于，自所述场板金属(1062)的第一部分延伸出的所述场板金属(1062)的第二部分覆盖位于所述台面结构上表面的一部分所述钝化层(103)，以与所述钝化层(103)共同形成常规型场板结构。
3.根据权利要求1所述的GaN基SBD，其特征在于，自所述场板金属(1062)的第一部分延伸出的所述场板金属(1062)的第二部分覆盖位于所述台面结构上表面的一部分所述钝化层(103)以及所述钝化层(103)的侧壁，以与所述钝化层(103)共同形成侧壁场板。
4.根据权利要求1所述的GaN基SBD，其特征在于，所述N--GaN层(1014)的厚度为6～8μm。
5.根据权利要求4所述的GaN基SBD，其特征在于，所述阳极凹槽的刻蚀深度为所述N--GaN层(1014)厚度的30％以内。
6.一种具有凹槽阳极的准垂直结构GaN基SBD的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S6中，溅射场板金属(1062)的至少一部分所述钝化层(103)包含位于所述台面结构上表面的一部分所述钝化层(103)以及所述钝化层(103)的侧壁，其与所述钝化层(103)共同形成侧壁场板结构。
9.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，溅射阴极金属后进行高温退火，形成欧姆接触，阴极电极(102)为多层电极，其材料选自(Ti/Al)x/Ni/Au的一种，x选自1～4。
10.根据权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，
...【技术特征摘要】
1.一种具有凹槽阳极的准垂直结构gan基sbd，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的gan基sbd，其特征在于，自所述场板金属(1062)的第一部分延伸出的所述场板金属(1062)的第二部分覆盖位于所述台面结构上表面的一部分所述钝化层(103)，以与所述钝化层(103)共同形成常规型场板结构。
3.根据权利要求1所述的gan基sbd，其特征在于，自所述场板金属(1062)的第一部分延伸出的所述场板金属(1062)的第二部分覆盖位于所述台面结构上表面的一部分所述钝化层(103)以及所述钝化层(103)的侧壁，以与所述钝化层(103)共同形成侧壁场板。
4.根据权利要求1所述的gan基sbd，其特征在于，所述n--gan层(1014)的厚度为6～8μm。
5.根据权利要求4所述的gan基sbd，其特征在于，所述阳极凹槽的刻蚀深度为所述n--gan层(1014)厚度的30％以内。
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