[发明专利]带有斜场板的氮化镓结势垒肖特基二极管及其制作方法

说明书

本发明公开了一种带有斜场板的氮化镓结势垒肖特基二极管及其制作方法，主要解决现有技术击穿电压低、可靠性差的问题。其自下而上包括欧姆阴极金属层(4)、N+氮化镓衬底层(1)、N‑氮化镓外延层(2)、P型结层(3)及肖特基阳极金属层(5)，该肖特基阳极金属层(5)两端的上方设有第一钝化介质层(6)；该肖特基阳极金属层(5)和第一钝化介质层(6)的上方设有第一金属场板层(7)；该第一金属场板层(7)两端的上方设有第二钝化介质层(8)；该第一金属场板层(7)和第二钝化介质层(8)的上方设有第二金属场板层(9)。本发明增高了氮化镓结势垒肖特基二极管的反向击穿电压，降低其反向漏电，可用于高频高功率电子设备。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别是涉及一种氮化镓结势垒肖特基二极管，可用于制作各种高功率电子设备。

背景技术

氮化镓功率器件因其具有高击穿，高迁移率，高频高效等特性，吸引着其在功率器件应用领域的快速发展。采用氮化镓材料制备而成的肖特基二极管较传统材料相比具有高的可靠性和稳定性，因此在高功率、高温等恶劣工作条件下也能较好的发挥其器件性能。传统的垂直型氮化镓肖特基二极管的正反向工作原理为金属、半导体接触时产生势垒高度的变化，但其反向耐压特性并不突出，因此实际击穿电压与理论值有一定偏差。为增高其击穿电压，减小反向漏电效应，结势垒肖特基二极管结构应用而生。

随着集成电路行业的发展，现阶段对高功率、高频器件的需求越来越大，功率器件的性能直接决定了产品的质量与效率。以二极管为例，在该种工作环境下要求器件有快速导通和关闭的能力、耐压耐高温的优越性能，二极管的正反向特性显得尤为重要。另外，反向漏电的减小在对产品效率提升的同时更是达到了节能少耗的目标。

现有的结势垒肖特基二极管结构如图1所示，其自下而上包括欧姆阴极金属层4、N+氮化镓衬底层1、N-氮化镓外延层2，在N-氮化镓外延层2内设有P型结层3，N-氮化镓外延层上2设有肖特基阳极金属层5。目前关于氮化镓结势垒肖特基二极管的研究报道相对较少，因此氮化镓基结势垒肖特基二极管具有巨大的研究价值。但现有的这种结势垒肖特基二极管结构由于没有终端结构的保护，器件反向性能不够突出。另外，由于现有结构的P型结选用同质材料，因而在器件反向工作时，耗尽程度不高，导致漏电流较大。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提出带有斜场板的氮化镓结势垒肖特基二极管及其制作方法，以有效增大氮化镓二极管的反向击穿电压、降低漏电流，提升器件性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

1.一种带有斜场板的氮化镓结势垒肖特基二极管，其自下而上包括欧姆阴极金属层、N+氮化镓衬底层、N-氮化镓外延层、P型结层及肖特基阳极金属层，其特征在于：肖特基阳极金属层两端的上方设有第一钝化介质层；肖特基阳极金属层和第一钝化介质层的上方设有第一金属场板层；第一金属场板层两端的上方设有第二钝化介质层；在第一金属场板层和第二钝化介质层的上方设有第二金属场板层。

进一步，所述N-氮化镓外延层的厚度为3um～10um，载流子浓度为1E15cm-3～1E16cm-3，N+氮化镓衬底层载流子浓度为1E17cm-3～1E18cm-3。

进一步，所述P型结层(3)采用P型氧化镍材料，且结深为300nm～500nm。

进一步，所述第一钝化介质层和第二钝化介质层的材料为SiO2、Al2O3、Si3N4中的一种，厚度为50nm～200nm；所述第一金属场板层和第二金属场板的材料为Ti/Au，其厚度为50nm～200nm。

进一步，所述欧姆阴极金属层，采用Ti、Al、Ni、Au和Pt金属中的一种材料形成单层或多种材料组成多层；所述肖特基阳极金属层，采用Ni、Au和W金属中的一种材料形成单层或多种多层材料组成多层。

2.一种氮化镓结势垒肖特基二极管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：