肖特基二極管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種肖特基二極管及其制造方法，肖特基二極管依次包括：襯底、氮化鎵緩沖層、重?fù)诫sn型氮化鎵層、輕摻雜n型氮化鎵層、重?fù)诫sp型氮化鎵層和電極結(jié)構(gòu)，其中：重?fù)诫sp型氮化鎵層位于輕摻雜n型氮化鎵層上的部分區(qū)域，形成特定的圖形；襯底和氮化鎵緩沖層的部分區(qū)域進行了開孔，露出部分重?fù)诫sn型氮化鎵層；電極結(jié)構(gòu)包括位于輕摻雜n型氮化鎵層上的肖特基電極、位于重?fù)诫sp型氮化鎵層上的第一歐姆電極和位于開孔中并與重?fù)诫sn型氮化鎵層相接觸的第二歐姆電極。本發(fā)明可以使肖特基二極管在保持低開啟電壓的同時通過更大的電流，并降低反向漏電；而且在工藝中不需要超高溫退火，從而避免了對氮化鎵材料的損傷。
【專利說明】肖特基二極管及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種氮化鎵肖特基二極管及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在高功率半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，基于第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵的功率器件近年來發(fā)生了大規(guī)模的發(fā)展，正在逐漸被廣泛應(yīng)用。在一些對器件性能要求較高的如雷達、通信基站等領(lǐng)域，氮化鎵基器件正在逐步取代硅基器件。與硅材料相比，氮化鎵材料具有禁帶寬度大、擊穿電場強度高、電子飽和漂移速度高、化學(xué)穩(wěn)定性強和熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點，所制作的器件可以滿足聞功率、聞耐壓、耐聞溫和聞能效等要求。
[0003]肖特基二極管是一種低功耗、超高速半導(dǎo)體器件，在開關(guān)電源、高頻整流等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。其中，氮化鎵基肖特基二極管是通過金屬與氮化鎵材料接觸形成肖特基勢壘而形成。圖1是傳統(tǒng)的氮化鎵基肖特基二級管結(jié)構(gòu)示意圖，襯底10上依次沉積重?fù)诫sη型氮化鎵層21和輕摻雜η型氮化鎵層22，輕摻雜η型氮化鎵層22的局部被刻蝕形成臺面，陰極金屬23與重?fù)诫sη型氮化鎵層21形成歐姆接觸，陽極金屬24與輕摻雜η型氮化鎵層22形成肖特基接觸。與ρη結(jié)二極管相比，肖特基二極管具有正向開啟電壓低和開關(guān)速度快的特點，但同時也有正向?qū)娏餍　⒎聪蚵╇娏鞔蠛头聪蚰蛪旱偷娜秉c。
[0004]結(jié)型勢魚肖特基二極管(JunctionBarrier Schottky diode,JBS diode)的出現(xiàn)，在保持肖特基二極管優(yōu)點的同時，彌補了其不足，在器件性能上有著明顯的優(yōu)勢。圖2為基于氮化鎵材料的結(jié)型勢壘肖特基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。該器件為垂直結(jié)構(gòu)，可以增大導(dǎo)通電流，減小器件面積從而提高晶片使用率。陰極金屬23與重?fù)诫sη型氮化鎵層21形成歐姆接觸，22為輕摻雜η型氮化鎵層，在其表面的部分區(qū)域形成了重?fù)诫sP型氮化鎵區(qū)25，重?fù)诫sP型氮化鎵是通過Mg離子注入的方法實現(xiàn)的。陽極金屬24與輕摻雜η型氮化鎵層22形成肖特基接觸，與其上的P型氮化鎵區(qū)25形成歐姆接觸。當(dāng)加正向偏壓逐漸增大時，輕摻雜η型氮化鎵與金屬形成的肖特基結(jié)首先開啟，這樣就保留了傳統(tǒng)肖特基二極管低開啟電壓的特性。隨著正向電壓繼續(xù)增大，重?fù)诫sP型氮化鎵區(qū)25與輕摻雜η型氮化鎵層22形成的ρη結(jié)開啟，器件電流由ρη結(jié)電流主導(dǎo)，使得該肖特基二極管的導(dǎo)通電流更大。當(dāng)器件上加反向偏壓時，ρη結(jié)產(chǎn)生空間電荷區(qū)會分布至陽極金屬24下方，在空間電荷區(qū)的作用下，器件的反向漏電會大幅度降低。因此器件在保留與傳統(tǒng)肖特基二極管相近的開啟電壓的同時，正向可通過更大電流，反向漏電流更小，并且反向可承受更大的電壓。
[0005]上述基于氮化鎵的二極管制作工藝中最重要的一個環(huán)節(jié)，是重?fù)诫sP型氮化鎵區(qū)域的制作。目前的技術(shù)中，選擇性區(qū)域的離子摻雜大多使用離子注入。Mg離子注入可以實現(xiàn)器件中要求的P+區(qū)域，但高濃度離子注入會摧毀氮化鎵材料的晶格，需要超高溫退火進行激活與修復(fù)(通常高于1400攝氏度)。超高溫會嚴(yán)重影響氮化鎵材料的表面態(tài)，甚至使氮化鎵分解，形成材料的嚴(yán)重缺損，降低器件性能。
[0006]因此，針對上述技術(shù)問題，有必要提供一種肖特基二極管及其制造方法。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，為了解決所述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提出了一種新型的基于氮化鎵材料的肖特基二極管及其制造方法。該器件采用垂直結(jié)構(gòu)，位于陽極的重?fù)诫sP型氮化鎵區(qū)域是通過外延生長形成的；重?fù)诫sP型氮化鎵區(qū)域的特定圖形是由選擇性外延或外延后的選擇性刻蝕實現(xiàn)的。該器件的制造工藝不需要離子注入，從而避免了對氮化鎵材料的損傷。
[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案如下:
[0009]一種肖特基二極管，所述肖特基二極管為一種外延多層結(jié)構(gòu)，所述肖特基二極管依次包括:襯底、氮化鎵緩沖層、重?fù)诫sη型氮化鎵層、輕摻雜η型氮化鎵層、重?fù)诫sP型氮化鎵層和電極結(jié)構(gòu)，其中:
[0010]所述重?fù)诫sP型氮化鎵層位于所述輕摻雜η型氮化鎵層上的部分區(qū)域，形成特定的圖形；
[0011]所述襯底和所述氮化鎵緩沖層的部分區(qū)域進行了開孔，露出所述部分重?fù)诫sη型
氮化鎵層；
[0012]所述電極結(jié)構(gòu)包括位于所述輕摻雜η型氮化鎵層上的肖特基電極、位于所述重?fù)诫sP型氮化鎵層上的第一歐姆電極和位于所述開孔中并與所述重?fù)诫sη型氮化鎵層相接觸的第二歐姆電極。
[0013]作為本發(fā)明的進一步改進，所述輕摻雜η型氮化鎵層表面和所述重?fù)诫sP型氮化鎵層表面上部分具有介質(zhì)層，所述介質(zhì)層具有開口，肖特基電極和重?fù)诫sP型氮化鎵層上的第一歐姆電極位于所述開口中。
[0014]作為本發(fā)明的進一步改進，所述介質(zhì)層為GaON、SiN、SiCN、SiO2, SiAIN、Al2O3,A10N、SiON、HfO2中的一種或多種的組合。
[0015]作為本發(fā)明的進一步改進，所述開口中的肖特基電極邊緣和/或所述介質(zhì)層下方的重?fù)诫sP型氮化鎵層呈環(huán)形，形成多重邊緣保護環(huán)。
[0016]作為本發(fā)明的進一步改進，所述重?fù)诫sP型氮化鎵層的俯視圖形狀為多個沒有尖銳角度的圖形。
[0017]作為本發(fā)明的進一步改進，所述重?fù)诫sP型氮化鎵層的俯視圖形狀為長條形、六邊形、圓形中一種或多種的組合。
[0018]作為本發(fā)明的進一步改進，所述第一歐姆電極和/或肖特基電極具有場板結(jié)構(gòu)。
[0019]作為本發(fā)明的進一步改進，所述第二歐姆電極具有場板結(jié)構(gòu)。
[0020]作為本發(fā)明的進一步改進，所述襯底為藍寶石、碳化硅、硅、鈮酸鋰、絕緣襯底硅、氮化鎵或氮化鋁中的一種或幾種的組合。
[0021]作為本發(fā)明的進一步改進，所述襯底和氮化鎵緩沖層之間包括氮化鎵成核層。
[0022]相應(yīng)地，本發(fā)明還公開了一種肖特基二極管的制造方法，所述制造方法包括以下步驟:
[0023]S1、提供襯底；
[0024]S2、在襯底上依次生長氮化鎵緩沖層、重?fù)诫sη型氮化鎵層、輕摻雜η型氮化鎵層和特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層；[0025]S3、在所述輕摻雜η型氮化鎵層上沉積肖特基電極，并退火；
[0026]S4、在所述重?fù)诫sP型氮化鎵層上沉積第一歐姆電極，并退火；
[0027]S5、對所述襯底和所述氮化鎵緩沖層的歐姆電極區(qū)域進行開孔刻蝕，露出所述重?fù)诫sη型氮化鎵層，在開孔上沉積第二歐姆電極，并退火。
[0028]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3前還包括:
[0029]在所述輕摻雜η型氮化鎵層表面和所述重?fù)诫sP型氮化鎵層表面上部分沉積介質(zhì)層，所述介質(zhì)層具有開口，肖特基電極和重?fù)诫sP型氮化鎵層上的第一歐姆電極位于所述開口中。
[0030]作為本發(fā)明的進一步改進，所述介質(zhì)層為GaON、SiN、SiCN、SiO2, SiAIN、Al2O3,A10N、SiON、HfO2中的一種或多種的組合。
[0031]作為本發(fā)明的進一步改進，所述開口中的肖特基電極邊緣和/或所述介質(zhì)層下方的重?fù)诫sP型氮化鎵層呈環(huán)形，形成多重邊緣保護環(huán)。
[0032]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S2中“特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層”的生長方法為:
[0033]在生長完輕摻雜η型氮化鎵層后，在輕摻雜η型氮化鎵層上外延生長重?fù)诫sP型氮化鎵層；
[0034]將重?fù)诫sP型氮化鎵層采用選擇性刻蝕的方法將部分區(qū)域刻蝕掉，直至刻蝕到輕摻雜η型氮化鎵層停止，形成特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層；
[0035]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S2中“特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層”的生長方法為:
[0036]在生長輕摻雜η型氮化鎵層后，在輕摻雜η型氮化鎵層表面重?fù)诫sP型氮化鎵層圖形區(qū)域以外的部分制作掩膜；
[0037]用選擇性外延的方法生長重?fù)诫sP型氮化鎵層；
[0038]將掩膜去掉，即得到特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層。
[0039]作為本發(fā)明的進一步改進，所述掩膜為GaON、SiN、SiCN、SiO2, SiAIN、Al2O3, A10N、SiON、HfO2中的一種或多種的組合。
[0040]作為本發(fā)明的進一步改進，其特征在于，所述步驟S5前還包括對襯底進行減薄。
[0041]作為本發(fā)明的進一步改進，所述步驟S3中輕摻雜η型氮化鎵層上的肖特基電極、步驟S4中重?fù)诫sP型氮化鎵層上的第一歐姆電極、和步驟S5中襯底一側(cè)的開孔區(qū)域上的第二歐姆電極的制作順序，按照所需退火溫度由高到低進行制備。
[0042]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0043]本發(fā)明作為一種新型氮化鎵材料肖特基二極管，融合了傳統(tǒng)肖特基二極管和ρη結(jié)二極管的優(yōu)點，正向開啟電壓小，并且可以通過更大的電流；反向漏電流小，并且可以承受更大的電壓；
[0044]肖特基二極管器件采用垂直結(jié)構(gòu)，可以增大導(dǎo)通電流，減小器件面積從而提高晶片使用率；
[0045]重?fù)诫sP型氮化鎵多重邊緣保護環(huán)與歐姆電極下的重?fù)诫sP型氮化鎵層可以同時通過外延生長來制作，特定的圖形通過選擇性生長或選擇性刻蝕來實現(xiàn)，避免了采用離子注入方法時造成的氮化鎵材料損傷；[0046]多重邊緣保護環(huán)可以有效的分散器件邊緣的電場，減小電場強度，特別是在高工作電壓下有效的保護器件。重?fù)诫sP型氮化鎵層和相應(yīng)多重邊緣保護環(huán)的形狀、尺寸、間距等均可根據(jù)對器件性能參數(shù)的要求而進行設(shè)計。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0047]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0048]圖1為傳統(tǒng)的氮化鎵基肖特基二級管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0049]圖2為現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵結(jié)型勢壘肖特基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0050]圖3為本發(fā)明第一實施方式中肖特基二級管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0051]圖4為本發(fā)明第二實施方式中肖特基二級管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖5A-5E為本發(fā)明第一實施方式中肖特基二級管的制造方法步驟狀態(tài)圖；
[0053]圖6A-6G為本發(fā)明第二實施方式中肖特基二級管的制造方法步驟狀態(tài)圖。
【具體實施方式】
[0054]以下將結(jié)合附圖所示的【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細(xì)描述。但這些實施方式并不限制本發(fā)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
[0055]此外，在不同的實施例中可能使用重復(fù)的標(biāo)號或標(biāo)示。這些重復(fù)僅為了簡單清楚地敘述本發(fā)明，不代表所討論的不同實施例及/或結(jié)構(gòu)之間具有任何關(guān)聯(lián)性。
[0056]本發(fā)明中肖特基二極管為一種外延多層結(jié)構(gòu)，依次包括:襯底、氮化鎵緩沖層、重?fù)诫sη型氮化鎵層、輕摻雜η型氮化鎵層、重?fù)诫sP型氮化鎵層和電極結(jié)構(gòu)，其中:
[0057]重?fù)诫sP型氮化鎵層位于所述輕摻雜η型氮化鎵層上的部分區(qū)域，形成特定的圖形；
[0058]襯底和氮化鎵緩沖層的部分區(qū)域進行了開孔，露出所述部分重?fù)诫sη型氮化鎵層；
[0059]電極結(jié)構(gòu)包括位于輕摻雜η型氮化鎵層上的肖特基電極、位于重?fù)诫sP型氮化鎵層上的第一歐姆電極和位于開孔中并與重?fù)诫sη型氮化鎵層相接觸的第二歐姆電極。
[0060]進一步地，襯底和氮化鎵緩沖層之間包括氮化鎵成核層。
[0061]本發(fā)明中肖特基二極管的制造方法包括以下步驟:
[0062]S1、提供襯底；
[0063]S2、在襯底上依次生長氮化鎵緩沖層、重?fù)诫sη型氮化鎵層、輕摻雜η型氮化鎵層和特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層；
[0064]S3、在輕摻雜η型氮化鎵層上沉積肖特基電極，并退火；
[0065]S4、在重?fù)诫sP型氮化鎵層上沉積第一歐姆電極，并退火；
[0066]S5、對襯底和所述氮化鎵緩沖層的歐姆電極區(qū)域進行開孔刻蝕，露出重?fù)诫sη型氮化鎵層，在開孔上沉積第二歐姆電極，并退火。[0067]其中，
[0068]步驟S2中“特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層”的生長方法可以為:
[0069]在生長完輕摻雜η型氮化鎵層后，在輕摻雜η型氮化鎵層上外延生長重?fù)诫sP型氮化鎵層；
[0070]將重?fù)诫sP型氮化鎵層采用選擇性刻蝕的方法將部分區(qū)域刻蝕掉，直至刻蝕到輕摻雜η型氮化鎵層停止，形成特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層；
[0071]步驟S2中“特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層”的生長方法還可以為:
[0072]在生長輕摻雜η型氮化鎵層后，在輕摻雜η型氮化鎵層表面重?fù)诫sP型氮化鎵層圖形區(qū)域以外的部分制作掩膜；
[0073]用選擇性外延的方法生長重?fù)诫sP型氮化鎵層；
[0074]將掩膜去掉，即得到特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層。
[0075]進一步地，步驟S3、S4、S5中肖特基電極、第一歐姆電極、和第二歐姆電極的制作順序，按照所需退火溫度由高到低進行制備。
[0076]以下結(jié)合附圖，通過【具體實施方式】，對本發(fā)明的技術(shù)方案做詳細(xì)介紹。
[0077]圖3為本發(fā)明第一實施方式中肖特基二級管的結(jié)構(gòu)示意圖。該增強型器件包括:襯底10、氮化鎵緩沖層20、重?fù)诫sη型氮化鎵層21、輕摻雜η型氮化鎵層22、重?fù)诫sρ型氮化鎵層25和電極結(jié)構(gòu)。重?fù)诫sρ型氮化鎵層25位于輕摻雜η型氮化鎵層22上的部分區(qū)域，形成長條形。襯底10和氮化鎵緩沖層20的歐姆電極區(qū)域進行了開孔，露出重?fù)诫sη型氮化鎵層21。電極結(jié)構(gòu)包括位于重?fù)诫sρ型氮化鎵層25上的第一歐姆電極26、位于輕摻雜η型氮化鎵層22上和第一歐姆電極26上的肖特基電極24、和位于開孔中并與重?fù)诫sη型氮化鎵層21相接觸的第二歐姆電極23。
[0078]其中，重?fù)诫sρ型氮化鎵層25的俯視圖形狀為多個沒有尖銳角度的圖形，在本實施方式中為長條形，在其他實施方式中也可以為六邊形、圓形等。
[0079]優(yōu)選地，在本實施方式中，第一歐姆電極26和肖特基電極24具有場板結(jié)構(gòu)，第二歐姆電極23也具有場板結(jié)構(gòu)。
[0080]圖4為本發(fā)明第二實施方式中肖特基二級管的結(jié)構(gòu)示意圖。該增強型器件包括:襯底10、氮化鎵緩沖層20、重?fù)诫sη型氮化鎵層21、輕摻雜η型氮化鎵層22、重?fù)诫sρ型氮化鎵層25、介質(zhì)層27和電極結(jié)構(gòu)。襯底10和氮化鎵緩沖層20的歐姆電極區(qū)域進行了開孔，露出重?fù)诫sη型氮化鎵層21。電極結(jié)構(gòu)包括位于重?fù)诫sρ型氮化鎵層25上的第一歐姆電極26、位于輕摻雜η型氮化鎵層22上和第一歐姆電極26上的肖特基電極24、和位于開孔中并與重?fù)诫sη型氮化鎵層21相接觸的第二歐姆電極23。
[0081]其中，重?fù)诫sρ型氮化鎵層25的俯視圖形狀為多個沒有尖銳角度的圖形，在本實施方式中為長條形，在其他實施方式中也可以為六邊形、圓形等。
[0082]優(yōu)選地，在本實施方式中，第一歐姆電極26和肖特基電極24具有場板結(jié)構(gòu)，第二歐姆電極23也具有場板結(jié)構(gòu)。
[0083]介質(zhì)層27上具有開口，肖特基電極24和第一歐姆電極26均位于開口中。重?fù)诫sP型氮化鎵層25位于輕摻雜η型氮化鎵層22上的部分區(qū)域，在開口中形成多個圓柱形島，在開口外被介質(zhì)層27覆蓋的部分制作為環(huán)形，形成多重邊緣保護環(huán)。本發(fā)明中介質(zhì)層可以為 GaON、SiN、SiCN、SiO2, SiAIN、Al2O3, A10N、SiON、HfO2 中的一種或多種的組合。[0084]下面再通過【具體實施方式】對本發(fā)明實現(xiàn)上述肖特基二極管的制造方法做詳細(xì)說明。
[0085]圖5A至5E為本發(fā)明第一實施方式下的肖特基二極管的制造方法所對應(yīng)的狀態(tài)示意圖。如圖所示，該制造方法包括如下步驟:
[0086]首先，如圖5A所示，在襯底10上用MOCVD方法先后生長氮化鎵緩沖層20、重?fù)诫sη型氮化鎵層21、輕摻雜η型氮化鎵層22和重?fù)诫sρ型氮化鎵層25。襯底10為藍寶石、碳化硅、硅、鈮酸鋰、絕緣襯底硅、氮化鎵或氮化鋁中的一種或幾種的組合。
[0087]如圖5Β所示，用選擇性刻蝕的方法，將重?fù)诫sP型氮化鎵層25的部分區(qū)域刻蝕掉，直至輕摻雜η型氮化鎵層22停止，未去掉的ρ型氮化鎵層形成長條形的重?fù)诫sP型氮化鎵層。
[0088]如圖5C所示，在重?fù)诫sρ型氮化鎵層25上沉積歐姆電極26，并高溫退火，退火溫度800°C ;在輕摻雜η型氮化鎵層22上和第一歐姆電極26上沉積肖特基電極24，并高溫退火，退火溫度700°C。
[0089]如圖所示，對襯底10進行減薄。
[0090]如圖5E所示，對襯底10和氮化鎵緩沖層20的歐姆電極區(qū)域進行開孔刻蝕，露出重?fù)诫sη型氮化鎵層21，在其上沉積第二歐姆電極23，并高溫退火，退火溫度650°C。
[0091]圖6A至6G為本發(fā)明第二實施方式下的肖特基二極管的制造方法所對應(yīng)的狀態(tài)示意圖。如圖所示，該制造方法包括如下步驟:
[0092]首先，如圖6A所示，在襯底10上用MOCVD方法先后生長氮化鎵緩沖層20、重?fù)诫sη型氮化鎵層21和輕摻雜η型氮化鎵層22。襯底10為藍寶石、碳化硅、硅、鈮酸鋰、絕緣襯底硅、氮化鎵或氮化鋁中的一種或幾種的組合。
[0093]如圖6Β所示，在輕摻雜η型氮化鎵層22上制作掩膜28，露出擬生長重?fù)诫sP型氮化鎵層的圖形區(qū)域。圖形區(qū)域包括位于中心區(qū)域的圓柱形島，和位于周圍的多重邊緣保護環(huán)。掩膜 28 為 SiN、SiCN、Si02、SiAIN、A1203、A10N、SiON、HfO2 中的一種或多種的組合。
[0094]如圖6C所示，外延生長重?fù)诫sρ型氮化鎵層25，其生長在沒有掩膜28的輕摻雜η型氮化鎵層22表面。
[0095]如圖6D所示，將掩膜28去掉，即得到特定圖形的P型氮化鎵層25。其在中心區(qū)域形成圓柱形島，在周圍形成多重邊緣保護環(huán)。
[0096]如圖6Ε所示，輕摻雜η型氮化鎵層22表面和重?fù)诫sρ型氮化鎵層25表面上沉積介質(zhì)層27，并在重?fù)诫sρ型氮化鎵層25為圓柱形島的區(qū)域開口，開口外的重?fù)诫sρ型氮化鎵層 25 為多重邊緣保護環(huán)。介質(zhì)層 27 為 SiN、SiCN、SiO2, SiAIN、Al2O3' A10N、SiON、HfO2中的一種或多種的組合。
[0097]如圖6F所示，在開口中的重?fù)诫sρ型氮化鎵層25表面上制作第一歐姆電極26，并高溫退火，退火溫度820°C。在開口中的輕摻雜η型氮化鎵層22表面和第一歐姆電極26上制作肖特基電極24。
[0098]如圖6G所示，對襯底10和氮化鎵緩沖層20的歐姆電極區(qū)域進行開孔刻蝕，露出重?fù)诫sη型氮化鎵層21，在其上沉積第二歐姆電極23，并高溫退火，退火溫度800°C。
[0099]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明肖特基二極管及其制造方法具有以下有益效果:
[0100]本發(fā)明作為一種新型氮化鎵材料肖特基二極管，融合了傳統(tǒng)肖特基二極管和ρη結(jié)二極管的優(yōu)點，正向開啟電壓小，并且可以通過更大的電流；反向漏電流小，并且可以承受更大的電壓；
[0101]肖特基二極管器件采用垂直結(jié)構(gòu)，可以增大導(dǎo)通電流，減小器件面積從而提高晶片使用率；
[0102]重?fù)诫sρ型氮化鎵多重邊緣保護環(huán)與歐姆電極下的重?fù)诫sρ型氮化鎵層可以同時通過外延生長來制作，特定的圖形通過選擇性生長或選擇性刻蝕來實現(xiàn)，避免了采用離子注入方法時造成的氮化鎵材料損傷；
[0103]多重邊緣保護環(huán)可以有效的分散器件邊緣的電場，減小電場強度，特別是在高工作電壓下有效的保護器件。重?fù)诫sP型氮化鎵層和相應(yīng)多重邊緣保護環(huán)的形狀、尺寸、間距等均可根據(jù)對器件性能參數(shù)的要求而進行設(shè)計。
[0104]對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實現(xiàn)本發(fā)明。因此，無論從哪一點來看，均應(yīng)將實施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。不應(yīng)將權(quán)利要求中的任何附圖標(biāo)記視為限制所涉及的權(quán)利要求。
[0105]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種肖特基二極管，所述肖特基二極管為一種外延多層結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述肖特基二極管依次包括:襯底、氮化鎵緩沖層、重?fù)诫sη型氮化鎵層、輕摻雜η型氮化鎵層、重?fù)诫sP型氮化鎵層和電極結(jié)構(gòu)，其中: 所述重?fù)诫sP型氮化鎵層位于所述輕摻雜η型氮化鎵層上的部分區(qū)域，形成特定的圖形； 所述襯底和所述氮化鎵緩沖層的部分區(qū)域進行了開孔，露出所述部分重?fù)诫sη型氮化鎵層； 所述電極結(jié)構(gòu)包括位于所述輕摻雜η型氮化鎵層上的肖特基電極、位于所述重?fù)诫sP型氮化鎵層上的第一歐姆電極和位于所述開孔中并與所述重?fù)诫sη型氮化鎵層相接觸的第二歐姆電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的肖特基二極管，其特征在于，所述輕摻雜η型氮化鎵層表面和所述重?fù)诫sP型氮化鎵層表面上部分具有介質(zhì)層，所述介質(zhì)層具有開口，肖特基電極和重?fù)诫sP型氮化鎵層上的第一歐姆電極位于所述開口中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的肖特基二極管，其特征在于，所述介質(zhì)層為GaON、SiN,SiCN,SiO2, SiAlN、Al203、A10N、SiON, HfO2 中的一種或多種的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的肖特基二極管，其特征在于，所述開口中的肖特基電極邊緣和/或所述介質(zhì)層下方的重?fù)诫sP型氮化鎵層呈環(huán)形，形成多重邊緣保護環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的肖特基二極管，其特征在于，所述重?fù)诫sP型氮化鎵層的俯視圖形狀為多個沒有尖銳角度的圖形。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的肖特基二極管，其特征在于，所述重?fù)诫sP型氮化鎵層的俯視圖形狀為長條形、六邊形、圓形中一種或多種的組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的肖特基二極管，其特征在于，所述第一歐姆電極和/或肖特基電極具有場板結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的肖特基二極管，其特征在于，所述第二歐姆電極具有場板結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的肖特基二極管，其特征在于，所述襯底為藍寶石、碳化硅、硅、鈮酸鋰、絕緣襯底硅、氮化鎵或氮化鋁中的一種或幾種的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的肖特基二極管，其特征在于，所述襯底和氮化鎵緩沖層之間包括氮化鎵成核層。
11.一種如權(quán)利要求1所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，所述制造方法包括以下步驟: 51、提供襯底； 52、在襯底上依次生長氮化鎵緩沖層、重?fù)诫sη型氮化鎵層、輕摻雜η型氮化鎵層和特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層； 53、在所述輕摻雜η型氮化鎵層上沉積肖特基電極，并退火； 54、在所述重?fù)诫sP型氮化鎵層上沉積第一歐姆電極，并退火； 55、對所述襯底和所述氮化鎵緩沖層的歐姆電極區(qū)域進行開孔刻蝕，露出所述重?fù)诫sη型氮化鎵層，在開孔上沉積第二歐姆電極，并退火。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟S3前還包括: 在所述輕摻雜η型氮化鎵層表面和所述重?fù)诫sP型氮化鎵層表面上部分沉積介質(zhì)層，所述介質(zhì)層具有開口，肖特基電極和重?fù)诫sP型氮化鎵層上的第一歐姆電極位于所述開口中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，所述介質(zhì)層為GaON、SiN、SiCN、SiO2, SiAIN、A1203、A10N、SiON、HfO2 中的一種或多種的組合。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，所述開口中的肖特基電極邊緣和/或所述介質(zhì)層下方的重?fù)诫sP型氮化鎵層呈環(huán)形，形成多重邊緣保護環(huán)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟S2中“特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層”的生長方法為: 在生長完輕摻雜η型氮化鎵層后，在輕摻雜η型氮化鎵層上外延生長重?fù)诫sP型氮化鎵層； 將重?fù)诫sP型氮化鎵層采用選擇性刻蝕的方法將部分區(qū)域刻蝕掉，直至刻蝕到輕摻雜η型氮化鎵層停止，形成特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟S2中“特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層”的生長方法為: 在生長輕摻雜η型氮化鎵層后，在輕摻雜η型氮化鎵層表面重?fù)诫sP型氮化鎵層圖形區(qū)域以外的部分制作掩膜； 用選擇性外延的方法生長重?fù)诫sP型氮化鎵層； 將掩膜去掉，即得到特定圖形的重?fù)诫sP型氮化鎵層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，所述掩膜為GaON、SiN、SiCN、SiO2, SiAIN、Al2O3' A10N、SiON、HfO2 中的一種或多種的組合。
18.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟S5前還包括對襯底進行減薄。
19.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的肖特基二極管的制造方法，其特征在于，所述步驟S3中輕摻雜η型氮化鎵層上的肖特基電極、步驟S4中重?fù)诫sP型氮化鎵層上的第一歐姆電極、和步驟S5中襯 底一側(cè)的開孔區(qū)域上的第二歐姆電極的制作順序，按照所需退火溫度由聞到低進行制備。
【文檔編號】H01L29/06GK103904135SQ201410158781
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月18日
【發(fā)明者】宋晰 申請人:蘇州捷芯威半導(dǎo)體有限公司