[发明专利]氮化镓系二极管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种氮化镓肖特基二极管及其制造方法。

背景技术

为了进行整流而使用三相交流发电机或发电机交流电桥或整流器。通常，整流器由6个半导体构成，该6个半导体具有由硅构成的pn-转换部。这些二极管在高电流(例如，电流密度为500A/cm²为止)及高温(例如，耗尽层温度为Tj<225℃为止)下被设计，以使二极管能够工作。通常，在流动方向下，电压降(即，流动电压UF)在所使用的高电流下达到约1伏特。沿阻断方向工作时，非常低的断路电流IR流动至达到击穿电压UZ。由该电压开始，断路电流上升得非常大。因此，其以上的电压上升被阻止。

对具有约200至400伏特之间的区间的击穿电压UZ的高阻断二极管(HS-二极管)及根据约20至40伏特之间的车辆电力系统电压而具有截止电压的Z-二极管进行区分。高阻断二极管(HS-二极管)在击穿下不应该工作。同样，Z-二极管在击穿下，在短时间内直至非常高的电压也能够接受负载。因此，为了在负载变动或负载突降(load dump)-下降时限制发电机的电压的过度上升而设置这些二极管。

众所周知，Pn-二极管流动电压的缺点是会引起正向损失及由此导致的发电机的效率低下。由于在中央插入有串联连接的两个二极管，因此在100A发电机中平均正向损失达到约200W。与此相关的二极管及整流器的加热，则只能通过高价的冷却措施(冷却机、风扇)来降低。

为了减少正向损失而经常提到的是，代替pn-二极管而安装所谓的肖特基二极管(肖特基势垒二极管，SBD)。肖特基-二极管是包含与pn-二极管类似的电特性曲线的金属-半导体变换装置。与pn-二极管相反，在肖特基-二极管中可通过选择金属在任意的限度内自由地选择流动电压，尤其是可设定为比pn-二极管更小。据此，可轻松实现例如0.5至0.6V之间的流动电压UF。在选择金属时，大致上会规定所谓的势垒高度(PhiBn)。只有能够克服该势垒的电子才有助于电流的流动。势垒高度根据“势垒金属(Barrier Metal)”的适宜的选择而受到影响。而且，势垒高度(PhiBn)也根据所使用的半导体而不同。(半导体材料：共价键或离子半导体、n-掺杂或p-掺杂等)

但是，一般来说，由于肖特基二极管由费用高价的氮化镓(GaN)基板制造，因此价格竞争力低下。

现有技术文献

专利文献

韩国公开专利10-1997-0077615

发明内容

本发明旨在以低廉的费用提供一种具有优异特性的肖特基二极管。

而且，本发明旨在提供一种在蓝宝石基板上制造且具有高耐压特性的肖特基二极管。

根据本发明的一方面的氮化镓系二极管可包括：本征氮化镓系半导体层；第一导电型氮化镓系半导体层，与所述本征氮化镓系半导体层接合；第一电极，位于所述本征氮化镓系半导体层的与所述第一导电型氮化镓系半导体层的接合面的相反面；第二电极，位于所述第一导电型氮化镓系半导体层的与所述本征氮化镓系半导体层的接合面的相反面；以及第二导电型耐压层，形成于与所述第一电极的边缘相接的所述本征氮化镓系半导体层的局部区域。

在此，所述本征氮化镓系半导体层可通过将所述第一导电型氮化镓系半导体层作为种子层而经过横向外延过生长(Epitaxial Lateral Overgrowth，ELO)而形成。

在此，还可包括用于阻断在重叠于所述第二导电型耐压层的区域中产生的穿透位错(Threading Dislocation,TD)的穿透位错阻断绝缘层。

在此，所述第一导电型氮化镓系半导体层可在所述穿透位错阻断绝缘层形成于所述本征氮化镓系半导体上的状态下，对于没有被所述穿透位错阻断绝缘层覆盖的所述本征氮化镓系半导体层的暴露面，以所述第一导电型进行横向外延过生长而形成的。

在此，所述本征氮化镓系半导体层可通过将所述第一导电型氮化镓系半导体层作为种子层而经过横向外延过生长而形成。

在此，还可包括与所述第二电极贴附的导热性材料的基板。