br>[0052]圖6為本發明所述肖特基二極管的制作方法I的步驟(3)示意圖；
[0053]圖7為本發明所述肖特基二極管的制作方法I的步驟⑷示意圖；
[0054]圖8為本發明所述肖特基二極管的制作方法2的步驟(b)示意圖；
[0055]圖9為本發明所述肖特基二極管的制作方法2的步驟(C)示意圖之一；
[0056]圖10為本發明所述肖特基二極管的制作方法2的步驟(C)示意圖之二 ；
[0057]其中，
[0058]1-襯底；2_緩沖層；22_第二容納區域；23_第一容納區域；3_超結層；31_p型GaN層；32-n型GaN層；4_GaN溝道層；5_勢皇層；6_ 二維電子氣溝道；7_肖特基接觸金屬；8-歐姆接觸金屬；9_鈍化層；10_掩膜。
【具體實施方式】
[0059]以下結合附圖和具體實施例來詳細說明本發明。
[0060]實施例
[0061]本實施例一種肖特基二極管，如圖3所示，包括:襯底1、緩沖層2、外延結構、肖特基接觸金屬7以及歐姆接觸金屬8，襯底1、緩沖層2、外延結構依次層疊設置；
[0062]所述外延結構包括依次層疊的超結層3、GaN溝道層4和勢皇層5，所述超結層3是由復數個P型GaN層31與η型GaN層32互相交替層疊構成；
[0063]所述肖特基接觸金屬7與歐姆接觸金屬8分別對稱設置于所述外延結構的相對的兩側面，且一端延伸至所述外延結構的上表面，另一端延伸至所述緩沖層2。
[0064]該肖特基二極管中，肖特基接觸金屬7與歐姆接觸金屬8分別對稱設置于所述外延結構的相對的兩側面，且一端延伸至所述外延結構的上表面，另一端延伸至所述緩沖層2，完整連接異質結有源區(GaN溝道層4和勢皇層5形成的區域)以及超結區(超結層3區域)。
[0065]勢皇層5和GaN溝道層4接觸界面處形成2DEG溝道6，具有良好的電流導通能力；超結層3中ρ型GaN層31與η型GaN層32接觸形成ρ/η結，可進一步提升該區域的載流子濃度，促進電流的導通；超結層3與異質結有源區采用互相平行的層疊結構，二者的電流傳輸性能的發揮相對獨立，更有利于電流的導通。
[0066]基于此，當給所述肖特基二極管施加正向電壓時，可實現大功率輸出；而當施加反向電壓時，2DEG溝道6會對電壓產生阻擋，同時，由于超結區的電場垂直于陽極和陰極之間的電場，使電場在該區域中的分散均勻，形成均勻的耗盡區域，降低了電壓峰值，實現肖特基一極管尚耐壓特性。
[0067]ρ型GaN層31與η型GaN層32的厚度范圍分別控制在Inm?I μ m之間，摻雜濃度分別為?ο16?10 19Cm-3O在所述摻雜濃度和厚度范圍下，形成的ρ/η結既能夠保證較好的電流導通能力，又能夠承受較高的反向電壓，提高耐壓特性。
[0068]所述ρ型GaN層31的摻雜劑可為Mg、Zn、C或Fe，所述η型GaN層32的摻雜劑可為Si或Ge。整體形成的超結層3厚度依據所述肖基特二極管電流導通和抗壓性能，以及節約制作成本之間的平衡，可設置為200nm?10 μ m。
[0069]所述GaN溝道層4為未摻雜生長的本征GaN層，厚度可以在Inm?500nm之間，形成高質量平坦的GaN溝道層4以利于2DEG導通；
[0070]所述勢皇層5為非摻雜的AlGaN層、AlN層、Al InN層中的一種或多種組合，厚度可以為Inm?50]11]1之間，優選為41((|.2_(|.3和((|.7_(|.80層，厚度為20_30nm，最優選為厚度為25nm的Ala25Gaa75N,由此與GaN溝道層4接觸形成高濃度、高迀移率的2DEG溝道6。
[0071]所述肖特基接觸金屬7優選為Ni/Au合金、Pt/Au合金或Pd/Au合金；所述歐姆接觸金屬8優選為Ti/Al/Ni/Au合金、Ti/Al/Mo/Au合金或Ti/Al/Ti/Au合金。
[0072]所述肖特基二極管還可以包括鈍化層9，材料可為Si02、SiN、Al203、AlN、Hf02、Mg0、Sc203、Ga203、AlHf0x、HfS1N中的一種或多種組合，厚度為Inm?lOOnm。
[0073]所述襯底I可以優選為硅材料、碳化硅、藍寶石、氮化鎵或氧化鋅，但并不局限于上述材料，只要能完成GaN外延材料生長的襯底材料都可以使用在本發明結構中。
[0074]所述緩沖層2的存在是為了提高上層GaN外延層晶體質量，緩解襯底材料與GaN材料之間的晶格失配、熱失配所產生的缺陷及龜裂現象，任何能達到調節晶格失配、熱失配的功能材料都可適用于本發明，優選為AlN、AlGaN、GaN中的一種或多種組合的層結構或超晶格結構。
[0075]上述肖特基二極管可通過如下兩種方法制造:
[0076]方法1:
[0077](I)通過外延生長技術(具體可為金屬有機化學氣相沉積法(MOCVD)或分子束外延法(MBE))，在襯底I上依次生長緩沖層2、超結層3、GaN溝道層4以及勢皇層5，見圖4 ;
[0078](2)通過濕法或干法刻蝕技術對外延結構和緩沖層2進行刻蝕，形成用于容納肖特基接觸金屬7的第一容納區域23和用于容納歐姆接觸金屬8的第二容納區域22，見圖5，完成刻蝕工藝后，可以進行高溫退火處理，修復刻蝕界面；
[0079](3)利用光刻技術和電子束蒸發技術，于所述第一容納區域23與第二容納區域22分別形成肖特基接觸金屬7 (陰極)和歐姆接觸金屬8 (陽極)，見圖6 ;
[0080](4)經表面鈍化工藝后形成鈍化層9，即得所述肖特基二極管，見圖7。
[0081]方法2:
[0082](a)通過外延生長技術，在襯底I上生長緩沖層2 ；
[0083](b)分別于所述第一容納區域23與第二容納區域22制作掩膜10，見圖8 ;
[0084](c)再于緩沖層2上依次生長超結層3、GaN溝道層4以及勢皇層5，見圖9，去除掩膜10，見圖10 ；
[0085](d)進行步驟(3)和⑷，即得所述肖特基二極管。
[0086]上述肖基特二極管的制造方法，能夠降低工藝對肖基特二極管性能的影響，增加導流和耐壓的穩定性，且工藝簡單，制作成本低，是保障肖特基二極管優良輸出特性的同時提升耐壓特性的有效方法。
[0087]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種肖特基二極管，其特征在于，包括:襯底、緩沖層、外延結構、肖特基接觸金屬以及歐姆接觸金屬，襯底、緩沖層、外延結構依次層疊設置； 所述外延結構包括依次層疊的超結層、GaN溝道層和勢皇層，所述超結層是由復數個P型GaN層與η型GaN層互相交替層疊構成； 所述肖特基接觸金屬與歐姆接觸金屬分別對稱設置于所述外延結構的相對的兩側面，且一端延伸至所述外延結構的上表面，另一端延伸至所述緩沖層。
2.根據權利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述P型GaN層的摻雜濃度為116?10 19cnT3，厚度為Inm?Ium ;所述η型GaN層的摻雜濃度為116?10 19cnT3，厚度為Inm ?Ium0
3.根據權利要求2所述的肖特基二極管，其特征在于，所述P型GaN層的摻雜劑為Mg、Zn、C或Fe ;所述η型GaN層的摻雜劑為Si或Ge。
4.根據權利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述勢皇層為AlGaN層、AlN層、AlInN層中的一種或多種組合，厚度為Inm?50nm。
5.根據權利要求4所述的肖特基二極管，其特征在于，所述勢皇層為Al(0.2-0.3)Ga(0.7_0.8)N，厚度為 20-30nm。
6.根據權利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述超結層的厚度為200nm?10 μ m0
7.根據權利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述GaN溝道層的厚度為Inm?500nmo
8.根據權利要求1-7任一項所述的肖特基二極管，其特征在于，所述肖特基接觸金屬為Ni/Au合金、Pt/Au合金或Pd/Au合金；所述歐姆接觸金屬為Ti/Al/Ni/Au合金、Ti/Al/Mo/Au 合金或 Ti/Al/Ti/Au 合金。
9.權利要求1-8任一項所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)通過外延生長技術，在襯底上依次生長緩沖層、超結層、GaN溝道層以及勢皇層； (2)通過濕法或干法刻蝕技術對所述外延結構，或外延結構和緩沖層進行刻蝕，形成用于容納肖特基接觸金屬的第一容納區域和用于容納歐姆接觸金屬的第二容納區域； (3)通過光刻技術和電子束蒸發技術，于所述第一容納區域和第二容納區域分別形成肖特基接觸金屬和歐姆接觸金屬，即得所述肖特基二極管； 或， (a)通過外延生長技術，在襯底上生長緩沖層； (b)分別于所述第一容納區域和第二容納區域制作掩膜； (c)再于緩沖層上依次生長超結層、GaN溝道層以及勢皇層后，去除掩膜； (d)進行步驟(3)，即得所述肖特基二極管。
【專利摘要】本發明公開一種肖特基二極管及其制造方法。所述肖特基二極管包括：襯底、緩沖層、外延結構、肖特基接觸金屬以及歐姆接觸金屬，襯底、緩沖層、外延結構依次層疊設置；所述外延結構包括依次層疊的超結層、GaN溝道層和勢壘層，所述超結層是由復數個p型GaN層與n型GaN層互相交替層疊構成；所述肖特基接觸金屬與歐姆接觸金屬分別對稱設置于所述外延結構的相對的兩側面，且一端延伸至所述外延結構的上表面，另一端延伸至所述緩沖層。該肖基特二極管，具有較高的耐壓特性，且保證了電流傳輸能力及穩定性，避免采用傳統的場板結構和保護環結構，可以簡化制作工藝，降低成本。
【IPC分類】H01L29-872, H01L21-329, H01L29-06, H01L29-16
【公開號】CN104617160
【申請號】CN201510044306
【發明人】賀致遠, 徐華偉, 黃慶禮, 黃林軼
【申請人】工業和信息化部電子第五研究所
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月28日