本發(fā)明涉及半導體，具體涉及一種氮化鎵impatt二極管及其制備方法。

背景技術：

1、impatt二極管是一種在一定頻率范圍內產生的負微分電阻特性的器件，主要利用擊穿狀態(tài)下的載流子注入和載流子渡越時間的機制來工作。因此其具有高頻和大功率的特點，且同其它太赫茲電子器件相比，impatt二極管器件作為太赫茲頻率源還具有高效率的優(yōu)勢。

2、與gaas基、si基impatt相比，gan材料由于有著更高的飽和電子漂移速度和擊穿電場，當impatt二極管工作在擊穿狀態(tài)時，對于相同尺寸與結構的impatt二極管器件，gan基impatt中電子速度更快，電子渡越時間更短，并且gan基impatt可耐受更高的電壓，因此對于imaptt二極管器件，gan基impatt比gaas基、si基impatt二極管器件高頻性能及功率性能更佳。

3、但目前gan材料p型摻雜的工藝生長問題，還沒有得到有效的解決，而良好的p型摻雜是impatt器件在大電流密度下高效率工作的保障。其次gan材料和金屬電極接觸附近的良好金半接觸，對p型摻雜氮化鎵材料的表面有很高的要求。目前現有技術中，最有希望解決gan材料p型摻雜問題的一個方案是采用肖特基電極的反向擊穿，利用肖特基勢壘來實現氮化鎵impatt二極管的工作。然而，該方案又會帶來新的問題，即如何制造良好肖特基勢壘以及低缺陷密度的n型gan材料的外延生長。此外，由于散熱和效率等問題，基于該方法的器件結構設計也成為一個難題。

4、因此，如何采取更優(yōu)的結構設計，以使gan基impatt二極管實現更優(yōu)的交流振蕩特性，成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中所存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種氮化鎵impatt二極管及其制備方法。

2、本發(fā)明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種氮化鎵impatt二極管，氮化鎵impatt二極管為左右對稱結構，包括：從下至上依次設置的襯底層、aln成核層、gan緩沖層以及n++-gan歐姆接觸層；

4、n++-gan歐姆接觸層上設置有第一區(qū)域、第二區(qū)域以及第三區(qū)域；第一區(qū)域和第三區(qū)域沿著第二區(qū)域的垂直中軸線左右對稱分布；n++-gan歐姆接觸層的上表面設置有第一溝槽和第二溝槽；第一溝槽為l型溝槽且設置于n++-gan歐姆接觸層上表面的一側；第一區(qū)域設置于第一溝槽和第二溝槽之間；第二溝槽設置于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間；

5、第一區(qū)域和第二區(qū)域均包括：從下至上依次設置的n-gan漂移區(qū)、n+-gan雪崩終止區(qū)以及n-gan雪崩區(qū)；第二區(qū)域還設置有肖特基接觸電極；肖特基接觸電極位于第二區(qū)域的n-gan雪崩區(qū)的上表面；第二區(qū)域的n+-gan雪崩終止區(qū)、n-gan雪崩區(qū)以及肖特基接觸電極寬度相等，且小于第二區(qū)域的n-gan漂移區(qū)的寬度；

6、第一區(qū)域的n-gan漂移區(qū)、n+-gan雪崩終止區(qū)以及n-gan雪崩區(qū)寬度相等；第一溝槽內以及第一區(qū)域在遠離第二區(qū)域的外表面覆蓋有歐姆接觸電極；第二區(qū)域向上的外表面覆蓋有第一鈍化層；第一鈍化層沿第二區(qū)域的垂直中軸線設置有第一缺口；第一鈍化層向上的外表面覆蓋有場板金屬；場板金屬沿著第一缺口與肖特基接觸電極接觸；第二溝槽內、歐姆接觸電極的外表面部分區(qū)域、場板金屬的外表面、第二區(qū)域的外表面、第一區(qū)域的外表面均覆蓋有第二鈍化層；第二鈍化層沿第二區(qū)域的垂直中軸線設置有第二缺口。

7、可選地，n++-gan歐姆接觸層的材料為n++-gan，厚度為0.5～2.5μm，摻雜濃度為5×1018～1×1020cm-3。

8、可選地，n-gan漂移區(qū)的材料為n-gan，厚度為0.5～2μm，摻雜濃度為0.1～1×1017cm-3。

9、可選地，n+-gan雪崩終止區(qū)的材料為n+-gan，厚度為0.1～1μm，摻雜濃度為0.1～5×1018cm-3。

10、可選地，n-gan雪崩區(qū)的材料為n-gan，厚度為0.1～1μm，摻雜濃度為0.1～5×1017cm-3。

11、可選地，歐姆接觸電極的材料為ti/al/ni/au/ni金屬合金，厚度為400～600nm。

12、可選地，肖特基接觸電極的材料為ni/au/ni金屬合金，厚度為300～400nm。

13、可選地，第一鈍化層和第二鈍化層的材料為sio2，第一鈍化層的厚度為300～500nm，第二鈍化層的厚度為500～800nm。

14、第二方面，本發(fā)明提供了一種氮化鎵impatt二極管的制備方法，用于制備上述第一方面的氮化鎵impatt二極管，包括：

15、s1、選取藍寶石材料作為初始材料，形成襯底層；

16、s2、在襯底層上采用金屬有機化學氣相沉積mocvd方法向外延生長出aln成核層；

17、s3、在aln成核層上利用mocvd方法外延生長出gan緩沖層；

18、s4、在gan緩沖層上利用mocvd方法外延生長出n++-gan歐姆接觸層；

19、s5、在n++-gan歐姆接觸層上利用mocvd方法外延生長出n-gan漂移區(qū)；

20、s6、在n-gan漂移區(qū)上利用mocvd方法外延生長出n+-gan雪崩終止區(qū)；

21、s7、在n+-gan雪崩終止區(qū)上利用mocvd方法外延生長出n-gan雪崩區(qū)；

22、s8、采用刻蝕技術對n++-gan歐姆接觸層、n-gan漂移區(qū)、n+-gan雪崩終止區(qū)以及n-gan雪崩區(qū)進行刻蝕，從而在n++-gan歐姆接觸層的上表面形成第一環(huán)形臺面；

23、s9、在第一環(huán)形臺面上形成歐姆接觸電極；

24、s10、在n-gan雪崩區(qū)上形成肖特基接觸電極；

25、s11、采用自對準刻蝕技術對n-gan漂移區(qū)、n+-gan雪崩終止區(qū)以及n-gan雪崩區(qū)進行刻蝕，從而在n++-gan歐姆接觸層的上表面形成第二環(huán)形臺面；

26、s12、利用射頻磁控濺射設備在第二環(huán)形臺面的表面淀積sio2并開孔形成第一鈍化層；

27、s13、在第一鈍化層和肖特基接觸電極上形成場板金屬；

28、s14、采用自對準刻蝕技術對n++-gan歐姆接觸層和n-gan漂移區(qū)進行刻蝕，得到第一器件；

29、s15、利用射頻磁控濺射設備在第一器件的上表面淀積形成sio2并開孔形成第二鈍化層，得到氮化鎵impatt二極管。

30、本發(fā)明提供了一種氮化鎵impatt二極管及其制備方法。其中，氮化鎵impatt二極管為左右對稱結構，包括：從下至上依次設置的襯底層、aln成核層、gan緩沖層以及n++-gan歐姆接觸層；n++-gan歐姆接觸層上設置有第一區(qū)域、第二區(qū)域以及第三區(qū)域；第一區(qū)域和第三區(qū)域沿著第二區(qū)域的垂直中軸線左右對稱分布；n++-gan歐姆接觸層的上表面設置有第一溝槽和第二溝槽；第一溝槽為l型溝槽且設置于n++-gan歐姆接觸層上表面的一側；第一區(qū)域設置于第一溝槽和第二溝槽之間；第二溝槽設置于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間；第一區(qū)域和第二區(qū)域均包括：從下至上依次設置的n-gan漂移區(qū)、n+-gan雪崩終止區(qū)以及n-gan雪崩區(qū)；第二區(qū)域還設置有肖特基接觸電極；肖特基接觸電極位于第二區(qū)域的n-gan雪崩區(qū)的上表面；第二區(qū)域的n+-gan雪崩終止區(qū)、n-gan雪崩區(qū)以及肖特基接觸電極寬度相等，且小于第二區(qū)域的n-gan漂移區(qū)的寬度；第一區(qū)域的n-gan漂移區(qū)、n+-gan雪崩終止區(qū)以及n-gan雪崩區(qū)寬度相等；第一溝槽內以及第一區(qū)域在遠離第二區(qū)域的外表面覆蓋有歐姆接觸電極；第二區(qū)域向上的外表面覆蓋有第一鈍化層；第一鈍化層沿第二區(qū)域的垂直中軸線設置有第一缺口；第一鈍化層向上的外表面覆蓋有場板金屬；場板金屬沿著第一缺口與肖特基接觸電極接觸；第二溝槽內、歐姆接觸電極的外表面部分區(qū)域、場板金屬的外表面、第二區(qū)域的外表面、第一區(qū)域的外表面均覆蓋有第二鈍化層；第二鈍化層沿第二區(qū)域的垂直中軸線設置有第二缺口。在本發(fā)明中，通過在第二區(qū)域的n-gan雪崩區(qū)的上表面設置肖特基接觸電極，以及在第一區(qū)域的遠離所述第二區(qū)域的外表面覆蓋歐姆接觸電極，實現了使用金屬層做硬質掩膜進行刻蝕保護，使得用于制作陰極的歐姆接觸電極和陽極肖特基接觸電極與有源區(qū)側壁平齊，實現了器件刻蝕過程中的自對準。此外，由于第一鈍化層和肖特基接觸電極上的場板金屬形成場板結構，自對準場板結構可以有效改善靠近陽極金屬邊緣處的半導體內容易出現的電場集中現象，使得電荷均勻出現在陽極下方，電場分布更加均勻，減小了反向漏電；進而提高了氮化鎵impatt二極管的擊穿電壓，使其更加逼近理想的雪崩擊穿電壓值，最終實現更優(yōu)的交流振蕩特性。另外，通過自對準一體化的結構設計，避免了多次套刻帶來的器件制備誤差，提高了工藝的可控性。

31、以下將結合附圖及實施例對本發(fā)明做進一步詳細說明。