接面能障肖特基二極管及其制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種接面能障肖特基(junction barrier Schottky,JBS)二極管及其制造方法。JBS二極管包含：N型氮化鎵(gallium nitride,GaN)基板，具有上表面；氮化鋁鎵(aluminum gallium nitride,AlGaN)阻障層，形成于上表面上；P型氮化鎵(gallium nitride,GaN)層，形成于氮化鋁鎵阻障層上；陽極導(dǎo)電層，形成于氮化鋁鎵阻障層上，且部分陽極導(dǎo)電層與氮化鋁鎵阻障層，形成肖特基接觸；以及陰極導(dǎo)電層，形成于上表面上，并與N型氮化鎵基板間，形成歐姆接觸，且陰極導(dǎo)電層與陽極導(dǎo)電層不直接連接。
【專利說明】 接面能障肖特基二極管及其制造方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種接面能障肖特基01111(31:1011 1381-1-161- 3(^01:讓7，了防)二極管及其制造方法；特別是指一種包含X型氮化鎵(8011皿1111:1-1(16, 6^)基板的接面能障肖特基二極管及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]圖1顯示一種現(xiàn)有接面能障肖特基01111(31:1011 1381-1-161-了防)二極管100的剖視示意圖。如圖1所示，了83 二極管100包含~型硅基板11、第一~型磊晶硅層12、第二 ~型磊晶硅層13、？型格柵14、陽極導(dǎo)電層15、與陰極導(dǎo)電層16。其中4型硅基板11的~型雜質(zhì)濃度約為1219^111—3，第一 ~型磊晶硅層12的~型雜質(zhì)濃度約為1218^111—3，第二 ~型磊晶硅層13的~型雜質(zhì)濃度約為3.52150111—3。
[0003]了83 二極管以一肖特基二極管并聯(lián)一？爪二極管，相較于一般的？爪二極管，188二極管的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)了83 二極管操作于順向偏壓時(shí)，肖特基二極管的導(dǎo)通電壓較低，因此反應(yīng)速度較快，導(dǎo)通電流較快；當(dāng)邛3 二極管操作于逆向偏壓時(shí)，通過？型格柵14的？型區(qū)域，與第二 ~型磊晶硅層13形成空乏區(qū)，將電流通道夾止使反向漏電流降低。
[0004]當(dāng)了83 二極管需要更進(jìn)一步加快其反應(yīng)速度、降低導(dǎo)通阻值、更精確控制其崩潰防護(hù)電壓時(shí)，現(xiàn)有了83 二極管的應(yīng)用范圍已經(jīng)不足。
[0005]有鑒于此，本發(fā)明即針對上述現(xiàn)有技術(shù)的改善，提出一種了83 二極管及其制造方法，可提高操作的速度、降低導(dǎo)通阻值、更精確控制崩潰防護(hù)電壓。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提出一種了83 二極管及其制造方法，可提高操作的速度、降低導(dǎo)通阻值、更精確控制崩潰防護(hù)電壓。
[0007]為達(dá)上述目的，就其中一觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種接面能障肖特基0皿^1011

188) 二極管包含:一 X 型氮化嫁(職 11111111 1111:1-1(16, 基板，具有一上表面；一氮化招鎵(￡111111111111111職11111111阻障層，形成于該上表面上；一？
型氮化鎵(8011皿1111:1-1(16, 6^)層，形成于該X型氮化鎵基板上；一陽極導(dǎo)電層,形成于該氮化鋁鎵阻障層上，且部分該陽極導(dǎo)電層與該氮化鋁鎵阻障層，形成肖特基接觸；以及一陰極導(dǎo)電層，形成于該上表面上，并與該~型氮化鎵基板間，形成一歐姆接觸，且該陰極導(dǎo)電層與該陽極導(dǎo)電層不直接連接。
[0008]為達(dá)上述目的，就另一觀點(diǎn)言，本發(fā)明提供了一種接面能障肖特基0皿^10111381-1-161- 3。1101:讓7，了啦二極管制造方法，包含:提供一 X型氮化鎵(職111111111111:1-1(16, 基板，具有一上表面；形成一氮化招嫁(311111111111111 職 11111111 1111:1-1(16,
阻障層于該上表面上；形成一？型氮化鎵1111:1-1(16, 6^)層于該X型氮化鎵基板上；形成一陰極導(dǎo)電層于該上表面上，并與該~型氮化鎵基板間，形成一歐姆接觸；以及形成一陽極導(dǎo)電層于該氮化鋁鎵阻障層上，且部分該陽極導(dǎo)電層與該氮化鋁鎵阻障層，形成肖特基接觸，且該陰極導(dǎo)電層與該陽極導(dǎo)電層不直接連接。
[0009]在其中一種較佳的實(shí)施型態(tài)中，該？型氮化鎵層與該~型氮化鎵基板由該氮化鋁鎵阻障層隔開。
[0010]前述的實(shí)施例中，該陽極導(dǎo)電層、該氮化鋁鎵阻障層、該~型氮化鎵基板與該陰極導(dǎo)電層形成一肖特基二極管，且該？型氮化鎵層、該氮化鋁鎵阻障層與該~型氮化鎵基板形成一二極管，其中，該肖特基二極管與該？爪二極管并聯(lián)。
[0011]在其中一種較佳的實(shí)施型態(tài)中，該陽極導(dǎo)電層、該氮化鋁鎵阻障層、該~型氮化鎵基板與該陰極導(dǎo)電層形成一肖特基二極管，且該？型氮化鎵層與該~型氮化鎵基板形成一
二極管，其中，該肖特基二極管與該二極管并聯(lián)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1顯示一種現(xiàn)有了83 二極管100的剖視示意圖；
[0013]圖2八-22顯示本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例；
[0014]圖3八-32顯示本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。
[0015]圖中符號說明
[0016]11X型硅基板
[0017]12第一?型磊晶硅層
[0018]13第二?型磊晶硅層
[0019]14？型格柵
[0020]15,24,34陽極導(dǎo)電層
[0021]16,25,35陰極導(dǎo)電層
[0022]21,31X 型基板
[0023]22，32^16^ 阻障層
[0024]23，33？型層
[0025]26,36二維電子云(2-0 616。廿011 2026)
[0026]100，200，300^88 二極管
[0027]211,311上表面

【具體實(shí)施方式】
[0028]圖2八-22顯示本發(fā)明的第一個(gè)實(shí)施例。圖2八-22顯示根據(jù)本發(fā)明的接面能障肖特基01111(31:1011二極管200的制造流程剖視示意圖。如圖2八所示，首先，提供~型氮化鎵6^)基板21，具有上表面211。接下來如圖28所示，于上表面上211上，形成氮化招鎵(￡111111111111111職11111111阻障層22。接下來如圖20所示，于X型氮化鎵基板21上形成？型氮化鎵(職11111111 層23。接下來如圖20所示，于上表面211上形成陰極導(dǎo)電層25，并與~型基板21間，形成歐姆接觸。接下來如圖22所示，于八阻障層22上形成陽極導(dǎo)電層24，且部分陽極導(dǎo)電層24與八阻障層22，形成肖特基接觸。如圖所示，部分陽極導(dǎo)電層24例如亦可以覆蓋于？型^層23上，且陰極導(dǎo)電層25與陽極導(dǎo)電層24不直接連接。
[0029]本發(fā)明主要的概念在于，第一，不同于現(xiàn)有技術(shù)了83 二極管是垂直結(jié)構(gòu)，本發(fā)明188 二極管為橫向結(jié)構(gòu)。相較于垂直結(jié)構(gòu)的了83 二極管，根據(jù)本發(fā)明，橫向結(jié)構(gòu)的了83 二極管的陽極導(dǎo)電層與陰極導(dǎo)電層的距離，由微影技術(shù)所決定，因此，可更精確控制了83 二極管的崩潰防護(hù)電壓。第二。不同于現(xiàn)有技術(shù)了83 二極管的陰極包括~型硅基板，根據(jù)本發(fā)明的了83 二極管包括~型基板與八阻障層，其中，^型基板與八阻障層接面會形成二維電子云(2-0 61601:1-011職8，20%)，會大幅改善操作速度，使得了83 二極管相較于現(xiàn)有技術(shù)，可以更快速切換；此外，20%可以降低導(dǎo)通阻值，使得了83 二極管順向操作時(shí)有更佳的電子特性。此外，相較于現(xiàn)有邛3 二極管，根據(jù)本發(fā)明的了83 二極管，可承受較高的突波電流，使得根據(jù)本發(fā)明的了83 二極管有較佳的可靠度。如圖23所示，陽極導(dǎo)電層24、八阻障層224型&^基板21與陰極導(dǎo)電層25形成肖特基二極管，且？型&^層23、^16^阻障層22與?型基板21形成？爪二極管，其中，肖特基二極管與？爪二極管并聯(lián)。此外，~型基板21與八阻障層22接面會形成20%26 (如圖中虛線所示意
[0030]圖3八-32顯示本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例旨在說明根據(jù)本發(fā)明，？型層與X型6抓基板可由阻障層隔開如第一個(gè)實(shí)施例所不，但亦可以將？型6抓層與~型基板直接連接，亦屬本發(fā)明范圍。圖3八-32顯示根據(jù)本發(fā)明的接面能障肖特基(^111101:1011二極管300的制造流程剖視示意圖。如圖3八所示，首先，提供~型基板31，具有上表面311。接下來如圖38所示，于上表面上311上，形成？型^^層33。接下來如圖3(:所示，于~型&^基板31上形成八阻障層32。接下來如圖30所示，于上表面311上形成陰極導(dǎo)電層35，并與~型基板31間，形成歐姆接觸。接下來如圖32所示，于八阻障層32上形成陽極導(dǎo)電層34，且部分陽極導(dǎo)電層34與八阻障層32，形成肖特基接觸。如圖所示，部分陽極導(dǎo)電層34例如亦可以覆蓋于？型層33上，且陰極導(dǎo)電層35與陽極導(dǎo)電層34不直接連接。
[0031]如圖32所示，陽極導(dǎo)電層34、八阻障層324型基板31與陰極導(dǎo)電層35形成肖特基二極管，且？型&^層33與~型&^基板31形成？爪二極管，其中，肖特基二極管與二極管并聯(lián)。此外4型基板31與八阻障層32接面會形成20%36 (如圖中虛線所示意
[0032]以上已針對較佳實(shí)施例來說明本發(fā)明，只是以上所述，僅為使本領(lǐng)域技術(shù)人員易于了解本發(fā)明的內(nèi)容，并非用來限定本發(fā)明的權(quán)利范圍。在本發(fā)明的相同精神下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以思及各種等效變化。例如，微影技術(shù)可為光罩技術(shù)，亦可包含電子束微影技術(shù)；又如，如在形成歐姆接觸的導(dǎo)電層前，先于肖特基二極管的陰極，定義并蝕刻出歐姆接觸區(qū)等。本發(fā)明的范圍應(yīng)涵蓋上述及其它所有等效變化。
【權(quán)利要求】
1.一種接面能障肖特基二極管，其特征在于，包含: 一 N型氮化鎵基板,具有一上表面； 一氮化鋁鎵阻障層，形成于該上表面上； 一 P型氮化鎵層，形成于該N型氮化鎵基板上； 一陽極導(dǎo)電層，形成于該氮化鋁鎵阻障層上，且部分該陽極導(dǎo)電層與該氮化鋁鎵阻障層，形成肖特基接觸；以及 一陰極導(dǎo)電層，形成于該上表面上，并與該N型氮化鎵基板間，形成一歐姆接觸，且該陰極導(dǎo)電層與該陽極導(dǎo)電層不直接連接。
2.如權(quán)利要求1所述的接面能障肖特基二極管，其中，該P(yáng)型氮化鎵層與該N型氮化鎵基板由該氮化鋁鎵阻障層隔開。
3.如權(quán)利要求2所述的接面能障肖特基二極管，其中，該陽極導(dǎo)電層、該氮化鋁鎵阻障層、該N型氮化鎵基板與該陰極導(dǎo)電層形成一肖特基二極管，且該P(yáng)型氮化鎵層、該氮化鋁鎵阻障層與該N型氮化鎵基板形成一 PIN 二極管，其中，該肖特基二極管與該P(yáng)IN 二極管并聯(lián)。
4.如權(quán)利要求1所述的接面能障肖特基二極管，其中，該陽極導(dǎo)電層、該氮化鋁鎵阻障層、該N型氮化鎵基板與該陰極導(dǎo)電層形成一肖特基二極管，且該P(yáng)型氮化鎵層與該N型氮化鎵基板形成一 PIN 二極管，其中，該肖特基二極管與該P(yáng)IN 二極管并聯(lián)。
5.一種接面能障肖特基二極管制造方法，其特征在于，包含: 提供一 N型氮化鎵基板，具有一上表面； 形成一氮化鋁鎵阻障層于該上表面上； 形成一 P型氮化鎵層于該N型氮化鎵基板上； 形成一陰極導(dǎo)電層于該上表面上，并與該N型氮化鎵基板間，形成一歐姆接觸；以及 形成一陽極導(dǎo)電層于該氮化鋁鎵阻障層上，且部分該陽極導(dǎo)電層與該氮化鋁鎵阻障層，形成肖特基接觸，且該陰極導(dǎo)電層與該陽極導(dǎo)電層不直接連接。
6.如權(quán)利要求5所述的接面能障肖特基二極管制造方法，其中，該P(yáng)型氮化鎵層與該N型氮化鎵基板由該氮化鋁鎵阻障層隔開。
7.如權(quán)利要求6所述的接面能障肖特基二極管制造方法，其中，該陽極導(dǎo)電層、該氮化鋁鎵阻障層、該N型氮化鎵基板與該陰極導(dǎo)電層形成一肖特基二極管，且該P(yáng)型氮化鎵層、該氮化鋁鎵阻障層與該N型氮化鎵基板形成一 PIN 二極管，其中，該肖特基二極管與該P(yáng)IN二極管并聯(lián)。
8.如權(quán)利要求5所述的接面能障肖特基二極管制造方法，其中，該陽極導(dǎo)電層、該氮化鋁鎵阻障層、該N型氮化鎵基板與該陰極導(dǎo)電層形成一肖特基二極管，且該P(yáng)型氮化鎵層與該N型氮化鎵基板形成一 PIN 二極管，其中，該肖特基二極管與該P(yáng)IN 二極管并聯(lián)。
【文檔編號】H01L29/45GK104347732SQ201310311338
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2013年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月23日
【發(fā)明者】黃宗義, 廖文毅 申請人:立锜科技股份有限公司