一种GaN基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术属于功率半导体技术领域，尤其是涉及一种GaN基二极管及其制备技术。本发明专利技术在传统的肖特基p‑GaN栅HEMT的阳极上集成了凹槽肖特基二极管，凹槽的刻蚀以及阳极肖特基金属沉积与p‑GaN HEMT栅极肖特基金属制备工艺的钝化层开孔以及金属沉积工艺步骤完全兼容。阳极欧姆金属与凹槽阳极肖特基金属连接形成二极管阳极，阴极欧姆金属形成二极管阴极。该二极管反向导通（阴极正压）被凹槽阳极肖特基完全阻断，并降低漏电。增加所加的正栅压，可以调节该二极管正向导通压降并使其下降。同时，当器件栅极施加一定正压时，阴极侧栅极边缘的峰值电场减小，二极管的反向阻断能力得以提升。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于功率半导体，尤其是涉及一种gan基二极管及其制备技术。

技术介绍

1、gan材料相较于传统si，在电子饱和速度、禁带宽度、临界击穿电场都有显著的优势，且algan/gan 异质结处高浓度、高迁移率的2deg 成为了gan hemt独有的特点。相比合封方案，gan的单片集成可以显著减轻寄生效应，能进一步提升电源系统的性能和减少面积成本。基于gan异质结的单片集成平台的需要具有高耐压和低开启电压的横向gan二极管或整流器。常见的功率二极管有肖特基二极管，它的开启电压与肖特基势垒有关；p-gan栅l-fer（可以由p-gan hemt 栅源短接形成），但其反向导通压降与p-gan hemt的阈值电压直接相关, 低反向导通压降与增强型p-gan hemt对高阈值电压的需求形成矛盾。

2、因此，为解决这一问题，同时实现高耐压和低反向开启电压，提出一种反向开启电压和击穿电压栅极可调的二极管技术。一方面，通过阳极集成凹槽肖特基二极管，阻断正向电流通道，形成二极管阳极。另一方面，通过给栅极施加正向压降，还可以降低反向导通时的开启压降并提升正向关态本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种GaN基二极管，包括沿器件垂直方向自底向上依次层叠设置的衬底（10）、III族氮化物缓冲层（20）、GaN沟道层（30）和III族氮化物势垒层（40）；所述GaN沟道层（30）和III族氮化物势垒层（40）构成异质结，在异质结界面形成2DEG；其特征在于，在III族氮化物势垒层（40）上表面一侧具有P型掺杂III族氮化物（50），P型掺杂III族氮化物（50）的横向宽度小于III族氮化物势垒层（40）的横向宽度；在P型掺杂III族氮化物（50）上表面具有TiN层（60），在P型掺杂III族氮化物（50）和TiN层（60）两端的III族氮化物势垒层（40）上表面具有第一钝化层（70...

【技术特征摘要】

1.一种gan基二极管，包括沿器件垂直方向自底向上依次层叠设置的衬底（10）、iii族氮化物缓冲层（20）、gan沟道层（30）和iii族氮化物势垒层（40）；所述gan沟道层（30）和iii族氮化物势垒层（40）构成异质结，在异质结界面形成2deg；其特征在于，在iii族氮化物势垒层（40）上表面一侧具有p型掺杂iii族氮化物（50），p型掺杂iii族氮化物（50）的横向宽度小于iii族氮化物势垒层（40）的横向宽度；在p型掺杂iii族氮化物（50）上表面具有tin层（60），在p型掺杂iii族氮化物（50）和tin层（60）两端的iii族氮化物势垒层（40）上表面具有第一钝化层（70），并且第一钝化层（70）在器件垂直和横向方向上完全包围p型掺杂iii族氮化物（50）和tin层（60），即第一钝化层（70）在tin层（60）上方具有一个凸起结构，并且该凸起结构的横向宽度大于p型掺杂iii族氮化物（50）和tin层（60）的横向宽度，在凸起结构之外的第一钝化层（70）的垂直高度等于p型掺杂iii族氮化物（50）和tin层（60）的垂直高度之和；在第一钝化层（70）凸起结构一侧具有第一场板（80），第一场板（80）和第一钝化层（70）凸起结构之间具有间距，并且第一场板（80）的垂直高度小于第一钝化层（70）凸起结构的垂直高度；在第一钝化层（70）上表面具有第二钝化层（90），第二钝化层（90）完全覆盖第一钝化层（70）和第一场板（80），并且第二钝化层（90）在器件垂直和横向方向完全包围第一钝化层（70）凸起结构和第一场板（80），即第二钝化层（90）具有两个凸起结构，分别定义为第二钝化层（90）第一凸起结构和第二钝化层（90）第二凸起结构，其中第二钝化层（90）第一凸起结构位于第一钝化层（70）凸起结构上方，并且第二钝化层（90）第一凸起结构横向宽度大于第一钝化层（70）凸起结构，第二钝化层（90）第二凸起结构位于第一场板（80）上方，并且第二钝化层（90）第二凸起结构的横向宽度大于第一场板（80）的横向宽度，第二钝化层（90）第一凸起结构的上表面高度大于第二钝化层（90）第二凸起结构的上表面高度，而第二钝化层（90）第二凸起结构的上表面高度大于第二钝化层（90）除凸起结构之外部分的上表面高度，第二钝化层（90）除第一凸起结构和第二凸起结构之外部分的垂直高度与第一钝化层（70）凸起结构的垂直高度相同；在器件两端分别具有阳极欧姆金属（110）和阴极欧姆金属（120），其中阳极欧姆金属（110）与p型掺杂iii族氮化物（50）和tin层（60）相邻，p型掺杂iii族氮化物（50）和tin层（60）位于阳极欧姆金属（110）和第一场板（80）之间；阳极欧姆金属（110）和阴极欧姆金属（120）均与器件边缘之间具有间距，阳极欧姆金属（110）和阴极欧姆金属（120）均依次贯穿第二钝化层（90）、第一钝化层（70）后延伸入iii族氮化物势垒层（40）中，并且阳极欧姆金属（110）和阴极欧姆金属（120）的底部与iii族氮化物势垒层（40）的底部具有间距；阳极欧姆金属（110）和阴极欧姆金属（120）位于第二钝化层（90）中的部分均具有凹槽，凹槽的底部与第二钝化层（90）的底部具有间距，阳极欧姆金属（110）和阴极欧姆金属（120）均在凹槽的末端沿第二钝化层（90）的表面向两侧延伸，其中一侧延伸至器件边缘，而另一侧延伸和一侧延伸宽度相同的宽度，其中阳极欧姆金属（110）沿第二钝化层（90）表面延伸的部分与第二钝化层（90）第一凸起结构的侧面之间具有间距；在第二钝化层（90）第二凸起结构与阴极欧姆金属（120）之间的第二钝化层（90）上表面具有第二场板（100），并且第二场板（100）的侧面与第二钝化层（90）第二凸起结构的侧面接触，同时第二场板（100）还沿第二钝化层（90）第二凸起结构的表面像靠近第二钝化层（90）第一凸起...

【专利技术属性】
技术研发人员：段恩传，周琦，周靖贵，张波，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：