[发明专利]肖特基势垒二极管及其制造方法

说明书

相关申请的引用

本申请要求于2011年8月1日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请号10-2011-0076558的权益，将其公开内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及肖特基势垒二极管(Schottky barrier diode)(SBD)及其制造方法，更特别地，涉及具有提高的电特性和光特性同时具有降低的泄漏电流的SBD及其制造方法。

背景技术

半导体发光二极管(LED)是指在p型半导体和n型半导体之间的结合部分处通过电子和空穴的复合(再结合，recombination)而以各种颜色产生光的半导体器件。与基于灯丝的LED(filament-based LED)相比，半导体LED具有相对长的寿命、低的功耗(功率消耗)、优异的初始驱动特性和高的抗振性。因此，对于半导体LED的需求稳定增加。特别地，近年来，能够发射蓝色系短波长光的氮化物半导体引起了极大关注。

近来，随着信息和通信技术的快速和全球化发展，相应地开发了用于超高速度和高容量信号传输的通信技术。特别地，由于关于无线通信对于个人电话、卫星通信、军用雷达、广播通信、通信中继等的需求增加，对于高速度和高功率电子装置的需求也在增加，所述装置对于使用微波和毫米波的超高速信息和通信系统是必要的。另外，已经积极进行了对用于高功率装置的功率器件的研究以降低能量损失。

特别地，氮化物半导体具有优异的物理性质如大能隙、高热化学稳定性、约3×10⁷cm/秒的高电子饱和速度等。因此，全世界正在积极研究氮化物半导体，因为其不仅可以容易地用作光学器件而且还可以用作高频率和高输出电子器件。使用氮化物半导体的电子器件(电子装置)具有各种积极因素如高击穿电场(约3×10⁶V/秒)和最大的电流密度、稳定的高温运行、高的热导率等。

在使用化合物半导体的异质结结构的异质结构场效应晶体管(HFET)的情况下，因为在结界面处的带不连续性高，所以可以在结界面中释放高密度电子，因此可以进一步增大电子迁移率。上述物理性质使得能够将半导体器件用作高功率器件。

目前，除了硅(Si)基功率器件(基于硅(Si)的功率器件)之外，也正在大量生产具有大带隙且具有肖特基势垒二极管(SBD)结构的碳化硅(SiC)器件作为最常使用的功率器件。这里，用于将载流子(carrier)注入到p型氮化物半导体层内以降低泄漏电流的注入设备是必要的。另外，进行高温热处理以激活所述载流子。

发明内容

本发明的一个方面，提供一种肖特基势垒二极管(SBD)及其制造方法，所述肖特基势垒二极管(SBD)具有提高的电特性和光学特性，同时具有降低的泄漏电流(漏电流)。

根据本发明的一个方面，提供了一种肖特基势垒二极管(SBD)，其包含衬底(基板，substrate)、设置在所述衬底的表面上且掺杂有铝(Al)的n-氮化镓(GaN)层、设置在所述Al-掺杂的n-GaN层上且掺杂有Al的GaN层、设置在所述Al-掺杂的GaN层上的第一电极、以及设置在所述衬底的与其上设置有所述Al-掺杂的n-GaN层的表面相对的表面上的第二电极。

所述SBD可以进一步包括设置在所述Al-掺杂的GaN层上的p-GaN层，并且所述p-GaN层可以通过在所述Al-掺杂的GaN层的蚀刻部分上生长并与所述第一电极接触而形成。

在所述Al-掺杂的n-GaN层和所述Al-掺杂的GaN层中的Al含量可以在0.01％至1％的范围内。

所述SBD可以进一步包括设置在所述衬底上的缓冲层(buffer layer)。

所述衬底可以包括选自由如下组成的组中的一种：硅(Si)衬底、碳化硅(SiC)衬底、氮化铝(AlN)衬底和氮化镓(GaN)衬底。

所述第一电极可以包括选自由如下组成的组中的一种：镍(Ni)、金(Au)、铜铟氧化物(CuInO₂)、铟锡氧化物(ITO)、铂(Pt)、以及它们的合金。

所述第二电极可以包括选自由如下组成的组中的一种：铬(Cr)、Al、钽(Ta)、铊(Tl)和Au。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于SBD的制造方法，所述方法包括：在衬底的表面上形成铝(Al)-掺杂的n-氮化镓(GaN)层，在所述Al-掺杂的n-GaN层上形成Al-掺杂的GaN层，在所述衬底的与其上设置有所述Al-掺杂的n-GaN层的表面相对的表面上形成第二电极，以及在所述Al-掺杂的GaN层上形成第一电极。