[发明专利]一种多沟道横向超结肖特基势垒二极管及其制备方法

说明书

本申请实施例涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种多沟道横向超结肖特基势垒二极管及其制备方法，包括：衬底以及依次堆叠在衬底上的超结结构、第一功能层和第二功能层；超结结构由偶数个交替堆叠的p型缓冲层和n型缓冲层构成，p型缓冲层相对于n型缓冲层靠近衬底；第一功能层包括叠设的第一沟道层和第一势垒层，第二功能层包括叠设的第二沟道层和第二势垒层；位于第二功能层上的阴极，且阴极与第二势垒层形成欧姆接触；位于第二功能层远离阴极的一端的阳极，且阳极的下表面延伸至第一沟道层内部，并与第一沟道层形成肖特基接触。本申请实施例能够解决现有的横向肖特基势垒二极管容易发生雪崩效应使得器件发生提前击穿的问题。

技术领域

本申请实施例涉及半导体器件技术领域，特别涉及一种多沟道横向超结肖特基势垒二极管及其制备方法。

背景技术

氮化镓(GaN)作为第三代半导体材料的代表，相比硅或砷化镓，具有宽带隙、优越的抗辐噪性、高雪崩击穿电场、良好的热传导率以及强场下高电子漂移速率等众多优良特性，特别适合制作高耐压、高耐温、高频、大功率肖特基二极管器件,因此，GaN基功率器件被广泛应用于激光、LED、微波、射频等领域中。

GaN材料另一突出的特点就是利用自身的极化效应，在非掺杂的AlGaN/GaN就可以形成电子面密度达到10¹³cm^-2量级的高浓度二维电子气(Two-Dimensional Electron Gas，2DEG)。2DEG面密度大、在沟道二维平面内迁移率高，利用这一特性制作的横向导通的GaN肖特基二极管是目前最常见的，也是最有潜力的外延结构形式。

传统的AlGaN/GaN肖特基二极管横向器件最大的优势是利用了2DEG沟道导通输运电流，可以有效降低器件的导通电阻，实现大功率输出。然而，在传统AlGaN/GaN肖特基二极管中，由于器件导通层在半导体外延结构的表面，反向阻挡工作时，器件的电场分布过于集中在外延层表面，限制了器件耐压特性。

发明内容

本申请实施例提供一种多沟道横向超结肖特基势垒二极管及其制备方法，提高器件的耐压特性。

为解决上述技术问题，本申请实施例提供一种多沟道横向超结肖特基势垒二极管，包括：衬底以及依次堆叠在衬底上的超结结构、第一功能层和第二功能层；超结结构由偶数个交替堆叠的p型缓冲层和n型缓冲层构成，p型缓冲层相对于n型缓冲层靠近衬底；第一功能层包括叠设的第一沟道层和第一势垒层，第一沟道层相对于第一势垒层靠近超结结构；第二功能层包括叠设的第二沟道层和第二势垒层，第二沟道层相对于第二势垒层靠近第一势垒层；位于第二功能层上的阴极，且阴极与第二势垒层形成欧姆接触；位于第二功能层远离阴极的一端的阳极，且阳极的下表面延伸至第一沟道层内部，并与第一沟道层形成肖特基接触；阳极的上表面不低于第二功能层的上表面。

一些示例性实施例中，超结结构由堆叠的p型缓冲层和n型缓冲层构成，p型缓冲层的厚度与n型缓冲层的厚度相等。

一些示例性实施例中，沿衬底的厚度方向，阳极的下表面与第一沟道层的上表面之间的间距为10nm～40nm。

一些示例性实施例中，第二沟道层的厚度小于或等于第一沟道层的厚度。

一些示例性实施例中，p型缓冲层的材料为氮化镓或铝镓氮。

一些示例性实施例中，n型缓冲层的材料包括氮化镓。

一些示例性实施例中，p型缓冲层内掺杂有第一掺杂离子，n型缓冲层内掺杂有第二掺杂离子，且第一掺杂离子的掺杂浓度与第二掺杂离子的掺杂浓度相等。

一些示例性实施例中，第一掺杂离子包括Mg、Zn、C或Fe中的一种；第二掺杂离子包括Si或Ge。