[发明专利]基于横向外延过生长的GaN超级结二极管制作方法

权利要求书

1.一种基于横向外延过生长的GaN超级结二极管，自下而上包括阴极(1)、n型GaN衬底(2)、n型GaN外延层(3)和阳极(5)，其特征在于：

在n型GaN外延层(3)中增设有与凹槽形p型Al_xGaN结构层(4)，该p型Al_xGaN结构层(4)与n型GaN外延层(3)在水平方向上相间分布，且凹槽侧壁与n型GaN外延层(3)之间形成超级结结构，凹槽底部与n型GaN衬底(2)之间形成pn结结构。

2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于凹槽形p型Al_xGaN结构层(4)的横向厚度与纵向厚度相同，纵向厚度为n型GaN外延层(3)厚度的一半，掺杂浓度为2×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁸cm^-3，其中Al组分x的取值范围为0.1～0.5。

3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于阴极(1)位于n型GaN衬底(2)的背面，并与n型GaN衬底(2)之间形成欧姆接触。

4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于n型GaN衬底(2)的掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3，厚度为200～400μm。

5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于n型GaN外延层(3)的掺杂浓度为2～5×10¹⁶cm^-3，厚度为1～3μm。

6.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于阳极(5)位于n型GaN外延层(3)与p型Al_xGaN结构层(4)之上，且与n型GaN外延层(3)之间形成肖特基接触，与p型Al_xGaN结构层(4)之间形成欧姆接触。

7.一种基于横向外延过生长的GaN超级结二极管的制作方法，包括如下步骤：

1)对厚度为200～400μm的GaN衬底材料进行Si元素掺杂，得到掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3的n型GaN衬底；

2)在n型GaN衬底层表面利用MOCVD设备外延生长GaN外延层，得到厚度为1～3μm，掺杂浓度为2～5×10¹⁶cm^-3的Si掺杂n型GaN外延层；

3)使用感应耦合等离子体ICP Cl基刻蚀的方法刻蚀n型GaN外延层，形成多个凸起状的n型GaN外延层；

4)在多个凸起状n型GaN外延层之间利用MOCVD设备外延生长p型Mg掺杂的Al_xGaN结构层，其中掺杂浓度为2×10¹⁷cm^-3～1×10¹⁸cm^-3，Al组分x取值范围为0.1～0.5，生长时横向与纵向以相同的速度同时进行，当纵向生长厚度达到n型GaN外延层厚度的一半时，停止生长，形成凹槽形的p型Al_xGaN结构层；

5)在n型GaN外延层和凹槽形的p型Al_xGaN结构层上沉积金属Pt/Au，制作阳极，该Pt/Au与n型GaN外延层之间形成肖特基接触，与p型Al_xGaN结构层之间形成欧姆接触；

6)在n型GaN衬底背面沉积金属Ti/Al/Pt/Au，制作阴极，该Ti/Al/Pt/Au与衬底之间形成欧姆接触，完成整个器件的制作。

8.根据权利要求7所述的二极管，其中步骤3)中刻蚀n型GaN外延层，其厚度为1～3μm，刻蚀宽度为2～4μm，刻蚀间隔距离为1～2μm。