[发明专利]具有梯度深度P型区域的结势垒肖特基二极管及制备方法

说明书

本发明涉及一种具有梯度深度P型区域的结势垒肖特基二极管及制备方法，包括：衬底；在衬底的背面制作而成的负极；在衬底的正面外延生长的n⁺型氮化镓层；在n⁺型氮化镓层上外延生长的n型氮化镓层，n型氮化镓层的外围具有圆环形高阻区，且n型氮化镓层上刻蚀有若干个梯度深度的沟槽，每一沟槽内生长有p型氮化镓；在n型氮化镓层、p型氮化镓和圆环形高阻区的表面制作而成的正极。本发明具有梯度深度的p型区域，可调节器件高电场强度区域的电场分布，同时通过双层外延氮化镓结构能形成良好的欧姆接触以及更好的PN结，有效提高了器件的性能，另外高阻区能有效抑制器件在高压下位于电极边缘的击穿，增强了器件的击穿性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种氮化镓基的结势垒肖特基二极管及其制备方法。

背景技术

近年来由于肖特基势垒二极管(SchottkyBarrier Diode，简称SBD)的低导通压降和极短的反向恢复时间对电路系统效率提高引起了人们高度重视并应用广泛。SBD有三个特点较为突出：(1)SBD的开启电压和导通压降相比PIN二极管小，可以有效降低电路中的功率损耗；(2)SBD的结电容较低，它的工作频率高达100GHz；(3)由于不存在少数载流子的注入，SBD的开关速度更快，自身反向恢复时间只是肖特基势垒电容的充放电时间。传统的肖特基二极管同样存在如下缺陷：(1)由于反向阻断能力接近200V时，肖特基整流器的正向压降V_F将接近PIN整流器的正向压降，因此传统的肖特基势垒二极管的反向阻断电压一般低于200V，使之在应用中的效率更低；(2)传统的肖特基二极管其反向漏流较大且对温度敏感，传统的肖特基二极管结温在125℃到175℃之间。

基于上述缺陷，结势垒肖特基二极管(Junction Barrier Schottky，简称JBS)作为一种增强型肖特基二极管成为研究的热点，结势垒肖特基二极管结构的典型特点是在传统的肖特基二极管的外延层上集成多个PN结呈现梳状。结势垒肖特基二极管在零偏和正偏时肖特基接触部分导通，PN结部分不导通；结势垒肖特基二极管在反偏时PN结耗尽区展宽以致夹断电流通道，有效抑制肖特基势垒降低效应及有效控制反向漏流。所以结势垒肖特基二极管的突出优点是拥有肖特基势垒二极管的通态和快速开关特性，还有PIN二极管的关态和低泄漏电流特性。

但是现有的JBS器件的正极边缘的电场强度高，容易引起器件的反向击穿，因此有必要设计一种新型的结势垒肖特基二极管。

发明内容

基于此，有必要针对现有的结势垒肖特基二极管容易反向击穿的问题，提供一种具有梯度深度P型区域的结势垒肖特基二极管及制备方法。

为解决上述问题，本发明采取如下的技术方案：

一种具有梯度深度P型区域的结势垒肖特基二极管，包括：

衬底；

在所述衬底的背面制作而成的负极；

在所述衬底的正面外延生长的n⁺型氮化镓层；

在所述n⁺型氮化镓层上外延生长的n型氮化镓层，所述n型氮化镓层的外围具有圆环形高阻区，且所述n型氮化镓层上刻蚀有若干个梯度深度的沟槽，每一所述沟槽内生长有p型氮化镓；

在所述n型氮化镓层、所述p型氮化镓和所述圆环形高阻区的表面制作而成的正极。

相应地，本发明还提出一种具有梯度深度P型区域的结势垒肖特基二极管的制备方法，包括以下步骤：

S1：准备一双面抛光的所述衬底；

S2：利用有机化学气相沉积法或者氢化物气相外延法在所述衬底的正面依次外延生长所述n⁺型氮化镓层和所述n型氮化镓层；