一種氮化鎵二極管及其制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種氮化鎵二極管及其制作方法。
【背景技術】
[0002]二極管作為電子電力的基本構成單元，是穩(wěn)壓器、整流器和逆變器中不可缺少的部分。隨著現(xiàn)代電力電子的發(fā)展，二極管在高擊穿電壓、低功耗和低漏電等性能上提出了更尚的要求。
[0003]半導體材料氮化鎵(GaN)具有禁帶寬度大、導熱效率高、擊穿場強大的特性，使得氮化鎵器件擁有低導通電阻和高工作頻率的優(yōu)點，能滿足現(xiàn)代電力電子發(fā)展對二極管的要求。
[0004]目前，基于GaN材料的二極管已經(jīng)取得較大發(fā)展?，F(xiàn)有的GaN肖特基二極管大多是通過該二極管中的金屬材料與半導體材料形成的肖特基勢皇來實現(xiàn)整流特性的。此時，電子需要越過肖特基勢皇才能實現(xiàn)導通，所以正向開啟電壓較大，一般大于1.5V。若要減小正向開啟電壓，則需要減小肖特基勢皇，但肖特基勢皇減小后，當該二極管外加反向偏壓時，漏電將會增大，且存在鏡像力效應導致肖特基勢皇高度降低，漏電增加。圍繞著提高擊穿電壓、降低反向漏電電流、增大正向電流和減小開啟電壓等方面，GaN肖特基二極管還需要不斷改進創(chuàng)新。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提出一種氮化鎵二極管及其制作方法，實現(xiàn)低開啟電壓和低反向漏電。
[0006]為達此目的，本發(fā)明采用以下技術方案:
[0007]第一方面，本發(fā)明公開了一種氮化鎵二極管，包括:
[0008]襯底；
[0009]位于所述襯底上的第一溝道層；
[0010]位于所述第一溝道層上的第一勢皇層，所述第一勢皇層與所述第一溝道層的交界面處形成有第一二維電子氣；
[0011]位于所述第一勢皇層上的帽層結構；
[0012]位于所述帽層結構一側第一勢皇層上和/或延伸至所述第一勢皇層之內(nèi)的陰極，所述帽層結構和所述陰極之間設置有間隙；
[0013]位于所述帽層結構另一側第一勢皇層上和/或延伸至所述第一勢皇層之內(nèi)的陽極，且所述陽極覆蓋至所述帽層結構的上表面。
[0014]進一步地，還包括:
[0015]位于所述帽層結構之下以及所述帽層結構和所述陰極之間的第一勢皇層上的第二溝道層；
[0016]位于所述帽層結構和所述第二溝道層之間以及所述帽層結構和所述陰極之間的第二溝道層上的第二勢皇層，所述第二勢皇層與所述第二溝道層的交界面處形成有第二二維電子氣。
[0017]進一步地，所述帽層結構的材料為銦鎵氮、鋁銦鎵氮或者P型銦鎵氮。
[0018]進一步地，所述P型銦鎵氮中摻雜有鎂。
[0019]進一步地，所述帽層結構的厚度為2納米?20納米。
[0020]進一步地，與所述陰極和所述陽極接觸的所述第一勢皇層的表面區(qū)域分別摻雜有雜質(zhì)。
[0021]進一步地，所述陰極和所述陽極的制備過程完全相同。
[0022]進一步地，所述陽極包括第一陽極和第二陽極；
[0023]所述第一陽極位于所述帽層結構另一側的所述第一勢皇層上，且所述第一陽極與所述帽層結構接觸；
[0024]所述第二陽極位于所述第一陽極和所述帽層結構上；其中，
[0025]所述第一陽極與所述第一勢皇層形成歐姆接觸，所述第二陽極與所述帽層結構形成肖特基接觸。
[0026]第二方面，本發(fā)明公開了一種氮化鎵二極管的制作方法，包括:
[0027]提供襯底；
[0028]在所述襯底上形成第一溝道層；
[0029]在所述第一溝道層上形成第一勢皇層，所述第一勢皇層與所述第一溝道層的交界面處形成有第一二維電子氣；
[0030]在所述第一勢皇層上形成帽層結構，以及
[0031]在所述帽層結構一側第一勢皇層上和/或延伸至所述第一勢皇層之內(nèi)形成陰極，所述帽層結構和所述陰極之間設置有間隙，以及
[0032]在所述帽層結構另一側第一勢皇層上和/或延伸至所述第一勢皇層之內(nèi)形成陽極，且所述陽極覆蓋至所述帽層結構的上表面。
[0033]進一步地，在所述第一溝道層上形成第一勢皇層，所述第一勢皇層與所述第一溝道層的交界面處形成有第一二維電子氣之后，所述方法還包括:
[0034]在所述第一勢皇層上形成第二溝道層；
[0035]在所述第二溝道層上形成第二勢皇層，所述第二勢皇層與所述第二溝道層的交界面處形成有第二二維電子氣，
[0036]所述形成帽層結構是在所述第二勢皇層上形成的。
[0037]本發(fā)明實施例提供的氮化鎵二極管及其制作方法，通過引入帽層結構，且陽極的一部分覆蓋至帽層結構的上表面，使得帽層結構上方的陽極控制帽層結構下方第一溝道層與第一勢皇層交界面處第一二維電子氣的導通和關斷，實現(xiàn)該氮化鎵二極管的整流特性，使得該氮化鎵二極管同時具有低開啟電壓、低導通電阻、高正向?qū)娏?、高反向耐壓和低反向漏電的特性?br>【附圖說明】
[0038]為了更加清楚地說明本發(fā)明示例性實施例的技術方案，下面對描述實施例中所需要用到的附圖做一簡單介紹。顯然，所介紹的附圖只是本發(fā)明所要描述的一部分實施例的附圖，而不是全部的附圖，對于本領域普通技術人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖得到其他的附圖。
[0039]圖1是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管導電溝道關閉時的剖面圖。
[0040]圖2A是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管無外加偏壓，且沒有帽層結構時的能帶圖。
[0041]圖2B是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管無外加偏壓，且帽層結構的材料是銦鎵氮時的能帶圖。
[0042]圖2C是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管無外加偏壓，且帽層結構的材料是P型銦鎵氮時的能帶圖。
[0043]圖3是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管導電溝道恢復時的剖面圖。
[0044]圖4是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管制作方法的流程圖。
[0045]圖5A是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管制作方法中步驟提供襯底至步驟在第一溝道層上形成第一勢皇層，第一勢皇層與第一溝道層的交界面處形成有第一二維電子氣對應的剖面圖。
[0046]圖5B是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管制作方法中步驟在第一勢皇層上形成帽層對應的剖面圖。
[0047]圖5C是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管制作方法中步驟刻蝕帽層，將刻蝕后的帽層兩側的第一勢皇層裸露出來對應的剖面圖。
[0048]圖是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管制作方法中步驟在刻蝕后的帽層兩側裸露出來的第一勢皇層上同時形成陰極和第一陽極對應的剖面圖。
[0049]圖5E是本發(fā)明實施例一提供的氮化鎵二極管制作方法中步驟在第一陽極和刻蝕后的帽層上形成第二陽極，第二陽極覆蓋部分刻蝕后的帽層上表面對應的剖面圖。
[0050]圖6是本發(fā)明實施例二提供的氮化鎵二極管導電溝道關閉時的剖面圖。
[0051]圖7