[发明专利]肖特基二极管及其制备方法、半导体功率器件

说明书

一种肖特基二极管及其制备方法、半导体功率器件，该肖特基二极管自下而上依次包括：衬底层；第一基材层，其生长在衬底层上，作为后续生长的模板缓冲层；第二基材层，其生长在第一基材层上，用于生长阴极电极；第三基材层，其生长在第二基材层上，作为肖特基二极管的有源区；墨烯层，其设置在第三基材层上；欧姆接触电极，其设置在第二基材层上，形成阴极电极；以及肖特基接触电极，其设置在石墨烯层上，形成阳极电极。本发明制作的肖特基二极管将具有高反向击穿电压和低的导通电阻。

技术领域

本发明涉及半导体材料与器件技术领域，尤其涉及一种肖特基二极管及其制备方法、半导体功率器件。

背景技术

在高温大功率应用方面，传统硅(Si)材料已经越来越显示其局限性，Si基功率器件达到其理论极限值，无法满足对关键性能的增长需求，包括需要同时满足高耐压、低开关损耗、高开关速率和高操作温度，更宽禁带材料替代Si是高温大功率器件技术的发展趋势。氮化铝属于第三代半导体，禁带宽度6.2eV，是一种超宽禁带材料，氮化铝作为高频、大功率、高温材料方面极具应用潜力。和其它二极管或晶体管相比，肖特基二极管具有结构简单、反向恢复时间短、正向导通压降低等优点，是一种低功耗、大电流、超高速半导体器件。相比于其它宽禁带半导体，氮化铝基肖特基二极管将具有更高反向击穿电压和更大的使用功率。但由于材料缺陷等原因，目前氮化铝基肖特基二极管存在肖特基接触不均匀，反向漏电等一些技术难点和问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种肖特基二极管及其制备方法、半导体功率器件，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种肖特基二极管，包括：

衬底层；

第一基材层，其生长在衬底层上，作为后续生长的模板缓冲层；

第二基材层，其生长在第一基材层上，用于生长阴极电极；

第三基材层，其生长在第二基材层上，作为肖特基二极管的有源区；

石墨烯层，其设置在第三基材层上；

欧姆接触电极，其设置在第二基材层上，形成阴极电极；以及

肖特基接触电极，其设置在石墨烯层上，形成阳极电极。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种肖特基二极管的制备方法，包括如下步骤：

步骤1：在衬底层上外延生长第一基材层；

步骤2：在第一基材层上外延生长第二基材层；

步骤3：在第二基材层上外延生长第三基材层；

步骤4：在第二基材层上制作欧姆接触电极，形成阴极电极；

步骤5：在第三基材层上制作石墨烯层；

步骤6：在石墨烯层上制作肖特基接触电极，形成阳极电极。

作为本发明的又一个方面，还提供了一种半导体功率器件，内含有所述的肖特基二极管或所述制备方法获得的肖特基二极管。

基于上述技术方案可知，本发明的肖特基二极管及其制备方法、半导体功率器件相对于现有技术至少具有以下优势之一：

1、制作的氮化铝基肖特基二极管将具有高反向击穿电压和低的导通电阻；在氮化铝基半导体材料和肖特基金属之间加入石墨烯插入层，可以改善肖特基接触特性，提高肖特基接触的均匀性，减小因肖特基势垒不均匀造成的反向漏电，降低肖特基二极管的正向开启电压，提高正向电压下的饱和电流；