[发明专利]一种双异质结和复合钝化层的IMPATT二极管及其制作方法

说明书

本发明涉及一种双异质结和复合钝化层的IMPATT二极管，包括：衬底层；外延层，位于衬底层上层；欧姆接触层，位于外延层中间的上层；第一漂移区，位于欧姆接触层中间的上层；第二漂移区，位于第一漂移区上层；雪崩区，位于第二漂移区上层；欧姆接触电极，位于欧姆接触层两侧和欧姆接触层两侧的上层；第一钝化层，位于欧姆接触层上层和欧姆接触电极上层，且位于第一漂移区两侧、第二漂移区两侧和雪崩区两侧；第二钝化层，位于第一钝化层上层；肖特基接触电极，位于雪崩区上层和第二钝化层上层。本发明提出的二极管，提高了雪崩区载流子电离率，雪崩效应被限制在雪崩区，减小了雪崩区宽度，改善了功率输出能力。

技术领域

本发明属于半导体技术和半导体制造领域，具体涉及一种双异质结和复合钝化层的IMPATT二极管及其制作方法。

背景技术

近年来，以SiC和GaN为代表的第三代宽禁带半导体，因其禁带宽度大、电子饱和漂移速度高、热导率高、击穿场强高、耐腐蚀及抗辐射能力强等优异的物理和化学特性，逐渐成为制作微波大功率器件的首选材料。大量研究表明，与传统的III-V族化合物半导体GaAs相比，基于GaN材料的碰撞电离雪崩渡越时间(IMPATT)二极管，是双端固态源电子器件中效率最高、功率最大的一种电子器件，并且能够工作于毫米波及太赫兹波段，因而被广泛应用于通信、雷达、医学等军民领域。

IMPATT二极管的结构主要包括单漂移区二极管、双漂移区二极管、双雪崩区二极管、高-低结构及低-高-低结构二极管。制造材料涵盖第一代半导体Si和Ge，第二代半导体GaAs，以及第三代半导体材料中的SiC和GaN。对于IMPATT二极管来说，雪崩区载流子的电离率及雪崩区宽度是影响IMPATT二极管功率及效率的重要因素，雪崩区载流子电离率越高，雪崩区宽度越小，IMPATT二极管效率就越高。

但目前报道的异质结IMPATT二极管结构，其主要特点是使用了不同的异质结材料，如Si/SiGe异质结、n-Si-Ge/p-Ge-Si异质结、AlGaAs/GaAs异质结、GaAs/GaInP异质结等双漂移区二极管结构，虽然在一定程度上降低了雪崩区宽度，提高了器件的输出功率及效率，但由于Si、Ge、GaAs材料的禁带宽度较小，使得基于这些材料制造的异质结，在提高雪崩区载流子电离率和限制雪崩效应发生上仍存在一定程度的缺陷。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种双异质结和复合钝化层的IMPATT二极管及其制作方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明实施例提供了一种双异质结和复合钝化层的IMPATT二极管，包括：

衬底层；

外延层，位于所述衬底层上层；

欧姆接触层，位于所述外延层中间的上层；

第一漂移区，位于所述欧姆接触层中间的上层；

第二漂移区，位于所述第一漂移区上层；

雪崩区，位于所述第二漂移区上层；

欧姆接触电极，位于所述欧姆接触层两侧及所述欧姆接触层两侧的上层；

第一钝化层，位于所述欧姆接触层上层和所述欧姆接触电极上层，且位于所述第一漂移区两侧、所述第二漂移区两侧和所述雪崩区两侧；

第二钝化层，位于所述第一钝化层上层；

肖特基接触电极，位于所述第二钝化层上层。

在本发明的一个实施例中，所述欧姆接触层材料为n⁺-GaN，厚度为100nm～200nm。

在本发明的一个实施例中，所述第一漂移区材料为n-GaN，厚度为300nm～500nm。