[发明专利]具有高K场板的氮化镓肖特基势垒二极管及其制作方法

说明书

本发明公开了一种具有高K场板的氮化镓肖特基势垒二极管，主要解决现有技术击穿电压低、可靠性差的问题。其自下而上包括欧姆阴极金属层(1)、N⁺氮化镓衬底层(2)、N^‑氮化镓外延层(3)及肖特基阳极金属层(4)；该肖特基阳极金属层的右上方设有金属场板层(5)，以使器件在反向工作时，将峰值电场转移，降低肖特基阳极金属层的电场，该金属场板层与N^‑氮化镓外延层之间设有高K介质层(6)，以增强其介电能力；该肖特基阳极金属层、金属场板层及高K介质层的上方均设有钝化介质层(7)，以在保护电极金属的同时减小漏电电流。本发明增高了氮化镓肖特基势垒二极管的反向击穿电压，降低其反向漏电，可用于高频高功率电子设备。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别是涉及一种氮化镓肖特基势垒二极管，可用于制作各种高功率电子设备。

背景技术

氮化镓作为第三代超宽禁带半导体的代表，具有超宽的禁带宽度，高电子迁移率，高击穿场强的特性，它的禁带宽度是传统半导体材料硅禁带宽度的3倍，理论临界击穿场强甚至高达硅材料的10倍。基于氮化镓材料制备的电子器件能够适用于高压高频的工作环境，且性能稳定、可靠，因此在电力电子器件和功率器件领域中大有替代传统硅材料之势。

目前，一些氮化镓电子产品已经实现商业化，对氮化镓肖特基势垒二极管的需求越来越大。随着氮化镓肖特基势垒二极管的发展，对器件的各项性能指标的要求越来越严格，氮化镓肖特基势垒二极管与简单的PN结二极管相比，导通电压低，且反向击穿电压很高，能够适应现阶段高频高压的工作环境，提高产品效率，因此有巨大的研究价值。

现有的纵向氮化镓肖特基势垒二极管结构如图1所示，其自下而上包括欧姆阴极金属层1、N⁺氮化镓衬底层2和N^-氮化镓外延层3，该N^-氮化镓外延层3上设有肖特基阳极金属层4。这种肖特基势垒二极管虽说结构简单，且击穿场强与PN结二极管相比已经有很大的提升。但由于没有终端结构保护，实际击穿场强与理论值仍有较大差距。另外，现有结构的器件在反向工作时，漏电流较大，不利于功耗的理想化。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种具有高K场板的氮化镓肖特基势垒二极管及其制作方法，以有效增大氮化镓二极管的反向击穿电压、降低漏电流，提升器件性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

1.一种具有高K场板的氮化镓肖特基势垒二极管，其自下而上包括欧姆阴极金属层1、N⁺氮化镓衬底层2、N^-氮化镓外延层3及肖特基阳极金属层4，其特征在于：肖特基阳极金属层4的右上方设有金属场板层5，以使器件在反向工作时，将峰值电场转移，降低肖特基阳极金属层的电场，提高器件的耐压能力；金属场板层5与N^-氮化镓外延层3之间设有高K介质层6，以增强介电能力，使二极管在减小漏电密度的同时提高反向击穿电压；肖特基阳极金属层4、金属场板层5及高K介质层6的上方均设有钝化介质层7，以在保护电极金属的同时减小漏电电流。

进一步，所述金属场板层5，采用Ti、Al、Ni、Au、W和Pt金属材料的一种形成单层或多种材料组成多层，其厚度为50nm～500nm。

进一步，所述高K介质层6采用Si₃N₄、Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂等高介电材料中的任意一种，且厚度为50nm～500nm。

进一步，所述钝化介质层7采用Si₃N₄介质材料，厚度为50nm～500nm。