[发明专利]高反向耐压的氮化镓整流器及其制作方法

说明书

本发明属于半导体工艺技术领域，尤其涉及高反向耐压的氮化镓整流器，在深沟槽结构槽底正下方间隔设有第二导电类型结构，第二导电类型结构包括第一子结构，第一子结构与深沟槽结构平行且中心对齐设置，第一子结构包括上部和下部，上部的宽度大于深沟槽结构的宽度，下部的宽度小于深沟槽结构的宽度。本发明还提供上述高反向耐压的氮化镓整流器的制作方法，工艺兼容性高，不需要额外的复杂工艺，在深沟槽结构槽底多次外延形成第二导电类型结构，加快了肖特基势垒区的夹断，降低整流器的反向漏电流，此外第二导电类型结构中的第一子结构的宽度大于深沟槽结构槽底的宽度，有效提高器件的反向临界击穿电场，这使得器件的反向耐压能力得到进一步的提升。

技术领域

本发明属于半导体工艺技术领域，尤其涉及高反向耐压的氮化镓整流器及其制作方法。

背景技术

目前，半导体材料发展到主要以碳化硅、氮化镓、金刚石、氮化铝为代表的第三代宽禁带半导体材料。第三代宽禁带半导体材料具有一些前两代半导体材料所不具备的优点，其最大的优点是禁带宽度大，使第三代半导体器件往往具有更高的击穿电压。其中，在第三代半导体材料中，碳化硅和氮化镓因其更为特殊的电学特性，更是成为材料和器件领域中的研究热点。比如，氮化镓具有许多优良的电学特性，如：氮化镓材料宽禁带这一特性使其在工作中能够承受更极限的温度，以及承受更高的工作电压。此外，氮化镓材料可以制备异质结半导体器件，利用极化效应形成二维电子气导电沟道，该沟道电子迁移率高，可用于大电流器件。总的来说，在不同的器件结构中氮化镓材料得到了许多的发展，在整流二极管中也得到了良好的应用。

目前，常见的整流器件主要有普通PN结二极管和肖特基势垒二极管，以及新型结构JBS(Junction Barrier SBD，结势垒肖特基二极管)与TMBS(Trench MOS BarrierSchottky Diode，沟槽MOS势垒肖特基二极管)。其中，肖特基二极管由于肖特基接触的特性，相比普通PN结二极管来说，其正向开启电压较低，这有效的降低了开关功率损耗。常规的沟槽MOS势垒肖特基二极管结构如图1所示，主要包括第一金属电极，在第一金属电极上方依次设有重掺杂第一类型导电层、轻掺杂第一导电类型导电层，以及等间隔形成于轻掺杂第一导电类型导电层中的多沟槽结构，位于轻掺杂第一导电类型导电层上方的第二金属电极。

常规的沟槽MOS势垒肖特基二极管是在传统肖特基势垒二极管的基础上进行改进，加入多个等间隔分布的深沟槽。肖特基势垒二极管由于肖特基接触从而有效的降低器件的正向导通压降，即正向开启电压降低，但同时也带来了反向漏电流较大、反向耐击穿电压低的问题。沟槽MOS势垒肖特基二极管在其结构中加入沟槽MOS结构，利用MOS电容产生的耗尽层夹断肖特基势垒区，从而降低反向漏电流，提高器件耐反向电压的能力。但与此同时，沟槽结构将肖特基势垒区的反向电场引入器件内部，这导致沟槽底部拐角部分电力线密集，拐角部分成为易击穿区，使得器件耐压能力的改善并不理想。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供了高反向耐压的氮化镓整流器及其制作方法，目的是为了解决如何能够进一步降低器件的反向漏电流并有效的提升器件的反向击穿电压，提高器件的可靠性的技术问题。

本发明提供的高反向耐压的氮化镓整流器，具体技术方案如下：

高反向耐压的氮化镓整流器，包括第一金属电极，位于所述第一金属电极上依次设有重掺杂第一导电类型导电层和轻掺杂第一导电类型导电层，所述轻掺杂第一导电类型导电层内等间距设有深沟槽结构，所述深沟槽结构槽底正下方间隔设有第二导电类型结构，所述第二导电类型结构包括第一子结构，所述第一子结构与所述深沟槽结构平行且中心对齐设置，所述第一子结构包括上部和下部，所述上部的宽度大于所述深沟槽结构的宽度，所述下部的宽度小于所述深沟槽结构的宽度，所述轻掺杂第一导电类型导电层上表面设有上设有第二金属电极。

在某些实施方式中，所述第一子结构正下方依次等间距平行设有第二子结构、第三子结构和第四子结构，所述第二子结构的宽度、所述第三子结构的宽度和所述第四子结构的宽度均与所述下部的宽度相等。