氮化鎵基功率二極管及其制作方法技術

本發明專利技術提供一種氮化鎵基功率二極管及其制作方法，在重摻雜N型氮化鎵襯底上方生長第一輕摻雜N型氮化鎵外延層；在第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長P型氮化鎵外延層；對P型氮化鎵外延層和第一輕摻雜N型氮化鎵外延層進行刻蝕，以形成貫穿于P型氮化鎵外延層或貫穿于P型氮化鎵外延層并伸入第一輕摻雜N型氮化鎵外延層的刻蝕圖形；在含有刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層上方生長第二輕摻雜N型氮化鎵外延層；制作陽極和陰極，以形成氮化鎵基功率二極管。本發明專利技術采用外延法替代離子注入法來形成氮化鎵基功率二極管中的P型摻雜結構，雜質有效激活率高，避免了依靠退火技術來提高離子注入中雜質有效激活率的問題，降低了工藝實現的難度。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體器件
，尤其涉及一種氮化鎵基功率二極管及其制作方法。
技術介紹
隨著人們對半導體器件要求的提高，氮化鎵作為第三代半導體材料以其獨特的能帶特點和優異的電學、光學性質受到了越來越多的關注。二極管器件在半導體領域占有極其重要的地位，橫向結構氮化鎵基功率二極管雖然具備大尺寸、低成本以及良好的CMOS工藝兼容性等優點，但是較難獲得較高的輸出電流，并且不可避免受地到由表面態導致的高壓電流坍塌等難題的困擾。因此，垂直結構氮化鎵基功率二極管憑借大輸出電流，低電流坍塌等優點，在高壓大功率電力電子等應用領域具備很大應用潛力。在實現本專利技術的過程中，專利技術人發現現有技術中至少存在如下技術問題：傳統的垂直結構氮化鎵基功率二極管往往采用離子注入的方式來實現P型氮化鎵摻雜，這樣氮化鎵功率二極管中的雜質有效激活率低，離子注入后需用退火技術來提高雜質的有效激活率。
技術實現思路
本專利技術提供的氮化鎵基功率二極管及其制作方法，采用外延法替代離子注入法來形成氮化鎵基功率二極管中的P型摻雜結構，雜質有效激活率高，避免了依靠退火技術來提高離子注入中雜質有效激活率的問題，降低了工藝實現的難度。第一方面，本專利技術提供一種氮化鎵基功率二極管的制作方法，包括：在重摻雜N型氮化鎵襯底上方生長第一輕摻雜N型氮化鎵外延層；在所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長P型氮化鎵外延層；對所述P型氮化鎵外延層和所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層進行刻蝕，以形成貫穿于所述P型氮化鎵外延層或貫穿于所述P型氮化鎵外延層并伸入所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層的刻蝕圖形；在含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層上方生長第二輕摻雜N型氮化鎵外延層；制作陽極和陰極，以形成所述氮化鎵基功率二極管。可選地，在所述含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層上方生長第二輕摻雜N型氮化鎵外延層之前，還包括：在含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層中，未被刻蝕的P型氮化鎵外延層上方生長金屬，其中所述金屬的生長高度與所述第二輕摻雜N型氮化鎵外延層的生長高度持平。可選地，所述在第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長P型氮化鎵外延層包括：利用金屬有機化合物化學氣相沉積法、分子束外延法或者氫化物氣相外延法在所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長所述P型氮化鎵外延層。可選地，所述P型氮化鎵外延層的厚度小于所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層的厚度。可選地，所述制作陽極和陰極包括：在所述第二輕摻雜N型氮化鎵外延層上方沉積接觸金屬作為所述氮化鎵基功率二極管的陽極。在所述重摻雜N型氮化鎵襯底下方沉積接觸金屬作為所述氮化鎵基功率二極管的陰極。第二方面，本專利技術提供一種氮化鎵基功率二極管，包括：重摻雜N型氮化鎵襯底、所述重摻雜N型氮化鎵襯底上方生長出的第一輕摻雜N型氮化鎵外延層、所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長出的P型氮化鎵外延層、所述P型氮化鎵外延層上方生長出的第二輕摻雜N型氮化鎵外延層、貫穿于所述P型氮化鎵外延層或貫穿于所述P型氮化鎵外延層并伸入所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層中的刻蝕圖形、所述重摻雜N型氮化鎵襯底下方生長出的陰極、所述第二輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長出的陽極。可選地，在含有刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層中，未被刻蝕的P型氮化鎵外延層與所述第二輕摻雜N型氮化鎵外延層之間還有金屬，其中所述金屬的高度與所述第二輕摻雜N型氮化鎵外延層的高度持平。可選地，所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長出P型氮化鎵外延層是利用金屬有機化合物化學氣相沉積法、分子束外延法或者氫化物氣相外延法形成的。可選地，所述P型氮化鎵外延層的厚度小于所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層的厚度。可選地，所述陽極的形成方式為：在所述第二輕摻雜N型氮化鎵外延層上方沉積接觸金屬作為所述氮化鎵基功率二極管的陽極。所述陰極的形成方式為：在所述重摻雜N型氮化鎵襯底下方沉積接觸金屬作為所述氮化鎵基功率二極管的陰極。本專利技術提供的氮化鎵基功率二極管及其制作方法，在重摻雜N型氮化鎵襯底上方生長第一輕摻雜N型氮化鎵外延層；在所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長P型氮化鎵外延層；對所述P型氮化鎵外延層和所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層進行刻蝕，以形成貫穿于所述P型氮化鎵外延層或貫穿于所述P型氮化鎵外延層并伸入所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層的刻蝕圖形；在含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層上方生長第二輕摻雜N型氮化鎵外延層；制作陽極和陰極，以形成所述氮化鎵基功率二極管。本專利技術采用外延法替代離子注入法來形成氮化鎵基功率二極管中的P型摻雜結構，雜質有效激活率高，避免了依靠退火技術來提高離子注入中雜質有效激活率的問題，降低了工藝實現的難度。附圖說明圖1為本專利技術一實施例氮化鎵基功率二極管的制作方法的流程圖；圖2為本專利技術另一實施例氮化鎵基功率二極管的制作方法的流程圖；圖3為本專利技術一實施例氮化鎵基功率二極管的結構示意圖；圖4為本專利技術另一實施例氮化鎵基功率二極管的結構示意圖。具體實施方式為使本專利技術實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本專利技術實施例中的附圖，對本專利技術實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本專利技術一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本專利技術中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本專利技術保護的范圍。本專利技術提供一種氮化鎵基功率二極管的制作方法，如圖1所示，本實施例是以形成貫穿于所述P型氮化鎵外延層的刻蝕圖形為例進行說明的，所述方法包括：S11、在重摻雜N型氮化鎵襯底101上方生長第一輕摻雜N型氮化鎵外延層102。S12、在所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層102上方生長P型氮化鎵外延層103。可選地，所述在第一輕摻雜N型氮化鎵外延層102上方生長P型氮化鎵外延層103包括：利用金屬有機化合物化學氣相沉積法、分子束外延法或者氫化物氣相外延法在所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層102上方生長所述P型氮化鎵外延層103。可選地，所述P型氮化鎵外延層103的厚度小于所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層102的厚度。S13、對所述P型氮化鎵外延層103和所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層102進行刻蝕，以形成貫穿于所述P型氮化鎵外延層103的刻蝕圖形。S14、在含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層103上方生長第二輕摻雜N型氮化鎵外延層104。S15、制作陽極105和陰極106，以形成所述氮化鎵基功率二極管。可選地，所述制作陽極105和陰極106包括：在所述第二輕摻雜N型氮化鎵外延層104上方沉積接觸金屬作為所述氮化鎵基功率二極管的陽極105。在所述重摻雜N型氮化鎵襯底下方沉積接觸金屬作為所述氮化鎵基功率二極管的陰極106。本專利技術提供的氮化鎵基功率二極管的制作方法，在重摻雜N型氮化鎵襯底上方生長第一輕摻雜N型氮化鎵外延層；在所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長P型氮化鎵外延層；對所述P型氮化鎵外延層和所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層進行刻蝕，以形成貫穿于所述P型氮化鎵外延層或貫穿于所述P型氮化鎵外延層并伸入所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層的刻蝕圖形；在含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層上方生長第二輕摻雜N型氮化鎵外延層；制作陽極和陰極，以形成所述氮化鎵基功率二極管。本專利技術采用外延法替代離子注入法來形成氮化鎵基功率二極管中本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種氮化鎵基功率二極管的制作方法，其特征在于，包括：在重摻雜N型氮化鎵襯底上方生長第一輕摻雜N型氮化鎵外延層；在所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長P型氮化鎵外延層；對所述P型氮化鎵外延層和所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層進行刻蝕，以形成貫穿于所述P型氮化鎵外延層或貫穿于所述P型氮化鎵外延層并伸入所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層的刻蝕圖形；在含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層上方生長第二輕摻雜N型氮化鎵外延層；制作陽極和陰極，以形成所述氮化鎵基功率二極管。

【技術特征摘要】
1.一種氮化鎵基功率二極管的制作方法，其特征在于，包括：在重摻雜N型氮化鎵襯底上方生長第一輕摻雜N型氮化鎵外延層；在所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長P型氮化鎵外延層；對所述P型氮化鎵外延層和所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層進行刻蝕，以形成貫穿于所述P型氮化鎵外延層或貫穿于所述P型氮化鎵外延層并伸入所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層的刻蝕圖形；在含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層上方生長第二輕摻雜N型氮化鎵外延層；制作陽極和陰極，以形成所述氮化鎵基功率二極管。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在所述含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層上方生長第二輕摻雜N型氮化鎵外延層之前，還包括：在含有所述刻蝕圖形的P型氮化鎵外延層中，未被刻蝕的P型氮化鎵外延層上方生長金屬，其中所述金屬的生長高度與所述第二輕摻雜N型氮化鎵外延層的生長高度持平。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述在第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長P型氮化鎵外延層包括：利用金屬有機化合物化學氣相沉積法、分子束外延法或者氫化物氣相外延法在所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層上方生長所述P型氮化鎵外延層。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述P型氮化鎵外延層的厚度小于所述第一輕摻雜N型氮化鎵外延層的厚度。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述制作陽極和陰極包括：在所述第二輕摻雜N型氮化鎵外延層上方沉積接觸金屬作為所述氮化鎵基功率二極管的陽極。在所述重摻雜N...

【專利技術屬性】
技術研發人員：康玄武，劉新宇，黃森，王鑫華，魏珂，
申請(專利權)人：中國科學院微電子研究所，
類型：發明
國別省市：北京;11