[发明专利]一种垂直结构氮化镓肖特基势垒二极管及其制作方法

说明书

本发明公开一种垂直结构氮化镓肖特基势垒二极管及其制作方法，其包括n^‑‑GaN层(1)，n^‑‑GaN层(1)上表面设置有绝缘保护层(3)和肖特基势垒电极(5)，n^‑‑GaN层(1)下表面由上至下依次设置有n⁺‑GaN层(2)、欧姆电极(4)；绝缘保护层(3)设置在n^‑‑GaN层(1)上表面局部，肖特基势垒电极(5)设置在n^‑‑GaN层(1)上表面未设有绝缘保护层(3)的区域，肖特基势垒电极(5)边缘覆盖在绝缘保护层(3)上构成场板结构。本发明使用GaN材料制成垂直结构的肖特基势垒二极管，GaN材料具有宽的带隙、高的击穿电场强度、高的电子迁移率和高的电子饱和速度等特点，解决了肖特基势垒二极管大电流，高的反向电压等问题，实现二极管的大电流、高耐压、小型化。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种垂直结构氮化镓肖特基势垒二极管及其制作方法。

背景技术

肖特基势垒二极管(SBD)广泛用于各种供电系统、汽车、标准电源模块中作为整流或开关器件。对肖特基势垒二极管总的要求是正向电流密度大，反向泄漏电流小，反向耐压高，具有大功率或高频条件下的工作能力，寿命长，稳定性好，成本低。

在蓝宝石衬底上形成GaN层制成的横型结构的肖特基势垒二极管，其欧姆电极和肖特基势垒电极都设置在器件的表面，电流也是平行于衬底面而沿横方向流动的，其制造工艺复杂，电流路径的电阻大，难以得到大电流的器件。

为了解决以上问题，提出本发明。

发明内容

本发明第一方面提供一种垂直结构的氮化镓肖特基势垒二极管，其包括n^--GaN层1，所述n^--GaN层1上表面设置有绝缘保护层3和肖特基势垒电极5，所述n^--GaN层1下表面由上至下依次设置有n⁺-GaN层2、欧姆电极4；

所述绝缘保护层3设置在所述n^--GaN层1上表面的局部，所述肖特基势垒电极5设置在所述n^--GaN层1上表面未设有绝缘保护层3的区域，所述肖特基势垒电极5边缘覆盖在所述绝缘保护层3上构成场板结构。

优选地，所述肖特基势垒电极5设置在n^--GaN层1上表面中央区域，所述绝缘保护层3设置在包围所述中央区域的四周区域。

优选地，所述n^--GaN层1为n^--GaN衬底层，所述n⁺-GaN层2为n⁺-GaN外延层；其中，n^--GaN衬底层与肖特基势垒电极5接触，作为肖特基二极管的漂移层。

或者，所述n^--GaN层1为n^--GaN外延层，所述n⁺-GaN层2为n⁺-GaN衬底层；其中，n^--GaN外延层与肖特基势垒电极5接触，作为肖特基二极管的漂移层。

优选地，所述的n^--GaN衬底层中掺杂有元素周期表IV族元素，杂质浓度在5×10¹⁵cm^-3—5×10¹⁷cm^-3范围内，所述n⁺-GaN外延层中掺杂有元素周期表IV族元素，杂质浓度在1×10¹⁸cm^-3—1×10¹⁹cm^-3范围内。

优选地，所述欧姆电极4从上至下依次包括钛层、铝层、镍层和金层，其中钛层与所述n⁺-GaN层2构成欧姆接触。