[发明专利]氮化镓基功率二极管及其制作方法

说明书

本发明提供一种氮化镓基功率二极管及其制作方法，在重掺杂N型氮化镓衬底上方生长第一轻掺杂N型氮化镓外延层；在第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层；对P型氮化镓外延层和第一轻掺杂N型氮化镓外延层进行刻蚀，以形成贯穿于P型氮化镓外延层或贯穿于P型氮化镓外延层并伸入第一轻掺杂N型氮化镓外延层的刻蚀图形；在含有刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层；制作阳极和阴极，以形成氮化镓基功率二极管。本发明采用外延法替代离子注入法来形成氮化镓基功率二极管中的P型掺杂结构，杂质有效激活率高，避免了依靠退火技术来提高离子注入中杂质有效激活率的问题，降低了工艺实现的难度。

技术领域

本发明涉及半导体器件技术领域，尤其涉及一种氮化镓基功率二极管及其制作方法。

背景技术

随着人们对半导体器件要求的提高，氮化镓作为第三代半导体材料以其独特的能带特点和优异的电学、光学性质受到了越来越多的关注。二极管器件在半导体领域占有极其重要的地位，横向结构氮化镓基功率二极管虽然具备大尺寸、低成本以及良好的CMOS工艺兼容性等优点，但是较难获得较高的输出电流，并且不可避免受地到由表面态导致的高压电流坍塌等难题的困扰。因此，垂直结构氮化镓基功率二极管凭借大输出电流，低电流坍塌等优点，在高压大功率电力电子等应用领域具备很大应用潜力。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下技术问题：传统的垂直结构氮化镓基功率二极管往往采用离子注入的方式来实现P型氮化镓掺杂，这样氮化镓功率二极管中的杂质有效激活率低，离子注入后需用退火技术来提高杂质的有效激活率。

发明内容

本发明提供的氮化镓基功率二极管及其制作方法，采用外延法替代离子注入法来形成氮化镓基功率二极管中的P型掺杂结构，杂质有效激活率高，避免了依靠退火技术来提高离子注入中杂质有效激活率的问题，降低了工艺实现的难度。

第一方面，本发明提供一种氮化镓基功率二极管的制作方法，包括：

在重掺杂N型氮化镓衬底上方生长第一轻掺杂N型氮化镓外延层；

在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层；

对所述P型氮化镓外延层和所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层进行刻蚀，以形成贯穿于所述P型氮化镓外延层或贯穿于所述P型氮化镓外延层并伸入所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的刻蚀图形；

在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层；

制作阳极和阴极，以形成所述氮化镓基功率二极管。

可选地，在所述含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层上方生长第二轻掺杂N型氮化镓外延层之前，还包括：

在含有所述刻蚀图形的P型氮化镓外延层中，未被刻蚀的P型氮化镓外延层上方生长金属，其中所述金属的生长高度与所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层的生长高度持平。

可选地，所述在第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长P型氮化镓外延层包括：

利用金属有机化合物化学气相沉积法、分子束外延法或者氢化物气相外延法在所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层上方生长所述P型氮化镓外延层。

可选地，所述P型氮化镓外延层的厚度小于所述第一轻掺杂N型氮化镓外延层的厚度。

可选地，所述制作阳极和阴极包括：

在所述第二轻掺杂N型氮化镓外延层上方沉积接触金属作为所述氮化镓基功率二极管的阳极。

在所述重掺杂N型氮化镓衬底下方沉积接触金属作为所述氮化镓基功率二极管的阴极。