[发明专利]内嵌肖特基二极管的复合功率开关器件及其制作方法

权利要求书

1.一种内嵌肖特基二极管的复合功率开关器件，自下而上包括：衬底(1)、过渡层(2)、第二沟道层(5)、第二势垒层(6)、P型块(7)和栅极(13)，其特征在于：

所述过渡层(2)与第二沟道层(5)之间插有第一沟道层(3)和第一势垒层(4)，且第一势垒层(4)位于第一沟道层(3)上部；

所述第一沟道层(3)、第一势垒层(4)、第二沟道层(5)、第二势垒层(6)的左、右两侧均设有第一台面(8)，该左侧的第一台面上设有阳极(12)，该右侧的第一台面上设有漏极(10)，这两个第一台面的下端均位于过渡层(2)的上部；

所述左侧的第一台面(8)右侧设有第二台面(9)，该第二台面下端位于第二沟道层(5)中，其上设有源极(11)；

所述第一沟道层(3)和第一势垒层(4)的接触界面形成电子通道，该通道与漏极(10)、阳极(12)共同构成肖特基二极管结构；

所述第二沟道层(5)、第二势垒层(6)、P型块(7)、漏极(10)、源极(11)、栅极(13)共同构成功率开关晶体管。

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述衬底(1)采用蓝宝石或碳化硅或硅或石墨烯或其他材料。

3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述第一势垒层(4)的厚度S₁为2～60nm，第二势垒层(6)的厚度S₂为2～60nm。

4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述P型块(7)的厚度h为10～500nm，其掺杂浓度为1×10¹⁶～5×10²⁰cm^-3，在确定P型块(7)的厚度时，要确保其对第一势垒层(4)几乎无耗尽作用。

5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述漏极(10)与源极(11)采用多层金属组合，且均与接触的半导体形成欧姆接触。

6.一种制作内嵌肖特基二极管的复合功率开关器件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

A)在衬底(1)上外延GaN基宽禁带半导体材料，形成厚度为1～50μm的过渡层(2)；

B)制作沟道层与势垒层：

B1)在过渡层(2)上外延GaN材料，形成厚度为10～200nm的第一沟道层(3)；

B2)在第一沟道层(3)上外延GaN基宽禁带半导体材料，形成厚度S₁为2～60nm的第一势垒层(4)；

B3)在第一势垒层(4)上外延GaN材料，形成厚度为10～200nm的第二沟道层(5)；

B4)在第二沟道层(5)上外延GaN基宽禁带半导体材料，形成厚度S₂为2～60nm的第二势垒层(6)；

C)在第二势垒层(6)上制作P型块(7)：

C1)在第二势垒层(6)上外延P型半导体材料，形成P型层；

C2)在P型层上第一次制作掩膜，利用该掩膜对P型层进行刻蚀，形成P型块(7)；

D)刻蚀形成台面：

D1)在第二势垒层(6)与P型块(7)上第二次制作掩膜，利用该掩膜在第二势垒层(6)、第二沟道层(5)、第一势垒层(4)、第一沟道层(3)的两侧分别进行刻蚀，且刻蚀至过渡层(2)的上表面为止，形成左、右两个第一台面(8)；

D2)在第二势垒层(6)、P型块(7)与第一台面(8)上第三次制作掩膜，利用该掩膜对左侧第一台面(8)右侧的第二势垒层(6)与第二沟道层(5)依次进行刻蚀，刻蚀深度大于第二势垒层(6)的厚度且小于第二沟道层(5)与第二势垒层(6)的总厚度，形成左侧的一个第二台面(9)；

E)在第二势垒层(6)、P型块(7)、第一台面(8)与第二台面(9)上第四次制作掩膜，利用该掩膜在右侧的第一台面(8)与第二台面(9)上分别淀积多层金属，形成漏极(10)与源极(11)；

F)在第二势垒层(6)、P型块(7)、第一台面(8)、漏极(10)与源极(11)上第五次制作掩膜，利用该掩膜在左侧的第一台面(8)上淀积多层金属，形成阳极(12)，该阳极(12)与接触的半导体材料之间为肖特基接触；

G)在第二势垒层(6)、P型块(7)、漏极(10)、源极(11)与阳极(12)上第六次制作掩膜，利用该掩膜在P型块(7)上淀积多层金属，形成栅极(13)，完成整个器件的制作。