场效应二极管及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种场效应二极管及其制备方法，该场效应二极管依次包括：基片，成核层，缓冲层，背势垒层，沟道层，第一势垒层，第二势垒层，第二势垒层上形成有凹槽，阳极和阴极，阴极为欧姆接触电极，阳极为复合结构：由欧姆接触电极、以及位于所述凹槽中且与欧姆接触电极相短接的肖特基电极组成。其中第一势垒层与背势垒层有相近的组分含量，第二势垒层与第一势垒层的组分含量不同，第二势垒层晶格常数比第一势垒层的晶格常数小。本发明中场效应二极管具有较小的正向导通压降、较小的反向漏电流、及较大的击穿电压。
【专利说明】场效应二极管及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，特别是涉及一种基于能带工程的、低正向导通压降、低反向漏电流和高击穿电压的场效应二极管及其制造方法。
【背景技术】
[0002]现代社会中，涉及高压供电、电力转换、工厂自动化和机动车能量分配管理等诸多领域的电力电子技术不断发展。功率半导体器件通常作为电路系统中的开关或整流器，是功率电子技术的的重要组成部分。功率器件决定了电路系统的消耗与效率，对节能降耗有非常重要的作用。近年来，具有高频、大功率密度、低功耗特性的GaN肖特基二极管以其优异的性能优势引起产业界的极大兴趣。
[0003]GaN的禁带宽度较大，室温下可达3.4eV，并且还具有电子迁移率高、热导率高，耐高温高压等特点。即使在未掺杂的情况下，AlGaN/GaN异质结界面处也很容易形成密度在113CnT2以上的二维电子气(2DEG)。这是因为AlGaN/GaN结构中存在自发极化和压电极化，极化电场在AlGaN/GaN界面处的GaN层中诱导出高浓度、高迁移率的2DEG。GaN材料临界击穿电压比Si大近一个数量级，且其对应的肖特基二极管正向导通电阻比Si器件低近三个数量级，因此在要求高温、高转换速率、高电压的功率器件领域，GaN器件是Si器件的理想替代者。
[0004]用于高压转换电路的二极管器件应具有以下的特点。肖特基二极管反向偏置时(即阴极比阳极的电压高时)，可以承受较高的电压，同时反向漏电流维持在较低的水平。当二极管正向偏置时，正向压降应尽可能的小，二极管正向导通电阻应越小越好，以降低导通损耗。另一方面，二极管中存储的少数载流子电荷也应该越少越好，以减小从开到关时复合少子电荷所引起的开关损耗，从而提高效率。在二极管中，以上所描述的不同性能参数之间彼此制约。采用较低的肖特基势垒高度可以减小肖特基二极管的正向压降，增加其正向导通时的电流密度。但是这也增加了肖特基二极管的反向漏电流。而且，较低的势垒高度会使肖特基二极管在高温下的电学性能退化，如击穿电压变小。采用较高的肖特基势垒高度有助于降低反向漏电流，但是会导致正向压降(Vf)较大，使开态损耗增加。
[0005]因此，针对上述技术问题，有必要提供一种新型的低正向导通压降、低反向漏电流和高击穿电压的场效应二极管及其制造方法。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明提出了一种基于能带工程的、低正向导通压降、低反向漏电流和高击穿电压的场效应二极管及其制备方法，该场效应二极管依次包括:基片，成核层，缓冲层，背势垒层，沟道层，第一势垒层，第二势垒层，第二势垒层上形成有凹槽，阳极、阴极；阴极为欧姆接触电极，阳极为复合结构:由欧姆接触电极、以及位于所述凹槽中且与欧姆接触电极相短接的肖特基电极组成。其中第一势垒层与背势垒层有相近的组分含量，第二势垒层与第一势垒层的组分含量不同，第二势垒层晶格常数比第一势垒层的晶格常数小。
[0007]场效应二极管的阳极包含欧姆金属、凹槽结构以及肖特基金属，阴极由欧姆金属形成。在凹槽区域，由于第一势垒层的组分与背势垒层的组分相近，它们与GaN沟道层之间的界面处形成的极化电荷密度相当，但带电符号相反，其作用相互抵消，因此GaN沟道层中不能够形成二维电子气(2DEG)，该凹槽区域形成耗尽的沟道。当该场效应二极管的阳极施加反偏电压时(即阳极相对阴极施加负偏电压)，由于凹槽区域的耗尽沟道对电流的截止作用，反偏下阳极和阴极之间不能够进行导电，即二极管处于反向关断状态。而当该场效应二极管的阳极施加正偏电压时，凹槽区域的耗尽沟道在肖特基金属的正电压的作用下，沟道中的势垒降低，二维电子气逐渐恢复，形成电子导电通道，亦即该场效应二极管具备正向导通特性。
[0008]本发明中将第二势垒层AlGaN的的Al组分设计成大于背势垒层和第一势垒层AlGaN的的Al组分，此第二势垒层和第一势垒层共同作用在其与GaN沟道层之间的界面处，产生的极化电荷密度要比背势垒层在其与GaN沟道层之间的界面处产生的极化电荷密度大，由此在第一势垒层/沟道层的界面处将产生高浓度的二维电子气(2DEG)，并降低该场效应二极管的正向导通电阻。
[0009]综上所述，在该场效应二极管的阳极凹槽区域下GaN沟道层中的2DEG被耗尽形成截止沟道，使得该二极管在反偏电压下关断，而在凹槽以外的区域则形成高浓度的二维电子气，能够有效的降低二极管的正向导通电阻。
[0010]本发明的场效应二极管具有以下几个优点:
[0011]—、在外加反偏电压时，由于凹槽下的2DEG被耗尽,沟道不能够导电，随着反偏电压的增大，肖特基电极靠近阴极的边缘下的沟道中的二维电子气耗尽区域被进一步展宽，抑制了高压下反向漏电流的增加；
[0012]二、背势垒层可以有效的抑制缓冲层的漏电，因而可以减小二极管的反向漏电并相应的提高反向耐压。且背势垒与缓冲层相比，晶体质量更好，其中的缺陷密度较小，因此与不采用背势垒层的器件相比，还可以提升器件的稳定性；
[0013]三、在正偏电压下，位于阳极的肖特基金属凹槽下的区域在正电压的作用下能够降低势垒，恢复二维电子气沟道，使得阳极的欧姆电极能够与阴极导通，同时阳极凹槽中的肖特基结在一定的正偏电压下也将开启并能够导电，这两部分电流共同组成了二极管的正向电流，因而有助于减小正向导通电阻，降低正向压降(Vf)。
[0014]为了实现上述目的，本发明实施例提供的技术方案如下:
[0015]—种场效应二极管,所述场效应二极管包括:
[0016]基片；
[0017]位于所述基片上的成核层；
[0018]位于所述成核层上的缓冲层；
[0019]位于所述缓冲层上的背势垒层；
[0020]位于所述背势垒层上的沟道层；
[0021]位于所述沟道层上的第一势垒层；
[0022]位于所述第一势垒层上的第二势垒层，所述第二势垒层上形成有凹槽；
[0023]位于所述第二势垒层上的阳极和阴极，所述阴极为欧姆接触电极，所述阳极为复合结构，阳极由欧姆接触电极、以及位于所述凹槽中且与欧姆接触电极相短接的肖特基电极组成。
[0024]作为本发明的进一步改进，所述背势垒层、第一势垒层和第二势垒层的材料为AlGaN，沟道层的材料为GaN，所述背势垒层和第一势垒层中的Al组分含量相等或相差不超过5%，所述第二势垒层中的Al组分含量高于背势垒层和第一势垒层的Al组分含量。
[0025]作为本发明的进一步改进，所述背势垒层中Al组分含量为10% -15%，第一势垒层中Al组分含量为10% -15%，第二势垒层中Al组分含量为20% -40%。
[0026]作为本发明的进一步改进，所述缓冲层厚度为1_3.5μπι，背势垒层厚度为
50-100nm，沟道层厚度为15_35nm，第一势垒层厚度为15_45nm，第二势垒层的厚度为25_40nm。
[0027]作为本发明的进一步改进，所述第一势垒层与第二势垒层界面处存在二维电子气，且肖特基电极凹槽下对应的第一势垒层与第二势垒层界面区域处不存在二维电子气。
[0028]作为本发明的进一步改进，所述凹槽的侧壁具有斜度。
[0029]作为本发明的进一步改进，所述凹槽的深度等于第二势垒层的厚度。
[0030]作为本发明的进一步改进，所述第二势垒层上设有钝化层。
[0031]作为本发明的进一步改进，所述钝化层为氮化硅、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铪或有机聚合物中的一种或多种的组合。
[0032]作为本发明的进一步改进，所述第一势垒层和第二势垒层之间包括刻蚀停止层，所述刻蚀停止层的刻蚀速率低于第一势垒层的刻蚀速率。
[0033]作为本发明的进一步改进，所述第二势垒层和部分肖特基电极上形成有绝缘层，所述阳极上形成有覆盖部分绝缘层的场板。
[0034]作为本发明的进一步改进，所述肖特基电极和第二势垒层之间在凹槽内和部分第二势垒层表面形成有绝缘介质层。
[0035]作为本发明的进一步改进，所述场效应二极管包括:基片、成核层、缓冲层、沟道层、第一势垒层、第二势垒层、阳极和阴极，所述缓冲层具有背势垒层的作用。
[0036]相应地，一种场效应二极管的制造方法，所述方法包括:
[0037]提供一基片；
[0038]在所述基片上形成成核层；
[0039]在所述成核层上形成缓冲层；
[0040]在所述缓冲层上形成背势垒层；
[0041 ] 在所述背势垒层上形成沟道层；
[0042]在所述沟道层上形成第一势垒层；
[0043]在所述第一势垒层上形成第二势垒层，并在所述第二势垒层上刻蚀形成凹槽；
[0044]在所述第二势垒层上形成阳极和阴极，所述阴极为欧姆接触电极，所述阳极为复合结构，阳极由欧姆接触电极、以及位于所述凹槽中且与欧姆接触电极相短接的肖特基电极组成。
[0045]本发明具有以下优点:
[0046]本发明的场效应二极管在正偏时，只需在阳极施加较小的偏压，就会在凹槽下的沟道层与第一势垒层的界面处诱导出2DEG，在水平方向上依靠高浓度、高迁移率的2DEG来导通，故二极管的正向压降和导通电阻较小。
[0047]本发明中的场效应二极管在反偏时，由于凹槽肖特基电极之下二维电子气处于耗尽状态，沟道被截止，因而反偏电压下电子不能在阴极和阳极之间导通，使反向漏电流较低。另一方面，本发明采用了晶体质量较好的背势垒层，与其上的沟道层形成一个势垒。由于该势垒的存在，当二极管反偏时，电子从沟道层中进入背势垒层中变的更为困难，切断了二极管的缓冲层漏电，因此该场效应二极管的反向漏电流维持在一个较低的水平。使二极管对反向电压的承受能力增加，提升了器件的反向击穿电压。
[0048]同时，该二极管结构中的肖特基电极在凹槽中的分布具有一定斜度，在二极管反偏时可以调制阳极金属边缘下的电场线分布，使阳极边缘靠近阴极一侧的电场峰值降低，从而提高二极管的耐压能力。
【专利附图】
【附图说明】
[0049]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0050]图1 (a)为本发明第一实施方式中场效应二极管的结构示意图；
[0051]图1(b)为本发明第一实施方式场效应二极管中沟道层中二维电子气耗尽区附近沿水平方向(电流导通时的方向)的能带分布示意图；
[0052]图1 (C)为本发明第一实施方式场效应二极管在外加反偏电压时沟道层中二维电子气耗尽区附近沿水平方向(电流导通时的方向)的能带分布示意图；
[0053]图1 (d)为本发明第一实施方式场效应二极管在外加正偏电压时沟道层中二维电子气耗尽区附近沿水平方向(电流导通时的方向)的能带分布示意图；
[0054]图1(e)为为本发明第一实施方式场效应二极管的IV特性曲线图；
[0055]图2为本发明第二实施方式中场效应二极管的结构示意图；
[0056]图3为本发明第三实施方式中场效应二极管的结构示意图；
[0057]图4为本发明第四实施方式中场效应二极管的结构示意图；
[0058]图5为本发明第五实施方式中场效应二极管的结构示意图；
[0059]图6为本发明第六实施方式中场效应二极管的结构示意图；
[0060]图7为本发明第七实施方式中场效应二极管的结构示意图。
【具体实施方式】
[0061]以下将结合附图所示的【具体实施方式】对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所作出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
[0062]此外，在不同的实施例中可能使用重复的标号或标示。这些重复仅为了简单清楚地叙述本发明，不代表所讨论的不同实施例或结构之间具有任何关联性。
[0063]本发明公开了一种场效应二极管，包括:
[0064]基片；
[0065]位于所述基片上的成核层；
[0066]位于所述成核层上的缓冲层；
[0067]位于所述缓冲层上的背势垒层；
[0068]位于所述背势垒层上的沟道层；
[0069]位于所述沟道层上的第一势垒层；
[0070]位于所述第一势垒层上的第二势垒层，所述第二势垒层上形成有凹槽；
[0071]位于所述第二势垒层上的阳极和阴极，所述阴极为欧姆接触电极，所述阳极为复合结构，阳极由欧姆接触电极、以及位于所述凹槽中且与欧姆接触电极相短接的肖特基电极组成。
[0072]本发明还公开了一种场效应二极管的制造方法，包括:
[0073]提供一基片；
[0074]在所述基片上形成成核层；
[0075]在所述成核层上形成缓冲层；
[0076]在所述缓冲层上形成背势垒层；
[0077]在所述背势垒层上形成沟道层；
[0078]在所述沟道层上形成第一势垒层；
[0079]在所述第一势垒层上形成第二势垒层，并在所述第二势垒层上刻蚀形成凹槽；
[0080]在所述第二势垒层上形成阳极和阴极，所述阴极为欧姆接触电极，所述阳极为复合结构，阳极由欧姆接触电极、以及位于所述凹槽中且与欧姆接触电极相短接的肖特基电极组成。
[0081]图1(a)为本发明第一实施方式中场效应二极管的结构示意图。
[0082]基片12 —般是蓝宝石、SiC或Si ;成核层13生长在基片12上；成核层13之上是缓冲层14 ;缓冲层14之上是背势垒层15 ;背势垒层15之上是沟道层16 ;沟道层16之上是第一势垒层17 ;第一势垒层17之上是第二势垒层18 ;第二势垒层18之上两个欧姆接触分别形成场效应二极管的阳极欧姆电极19和阴极欧姆电极20 ;阳极欧姆电极19和阴极欧姆电极20之间，第二势垒层18上刻蚀出一定斜度的凹槽，凹槽停止于第一势垒层17和第二势垒层18的界面处；肖特基电极21形成在凹槽中并与阳极欧姆电极19相短接共同组成二极管阳极结构。
[0083]本实施方式中，背势垒层15、第一势垒层17和第二势垒层18的材料均为AlGaN，沟道层16的材料为GaN。背势垒层15厚度为1-3.5 μ m，沟道层16厚度为15_35nm，第一势垒层厚度17为15-45nm，第二势垒层18的厚度为25_40nm。
[0084]进一步地，第二势垒层18中Al组分含量高于第一势垒层17中Al组分含量，第一势垒层17和背势垒层15中的Al组分含量相等或相差不超过5%，优选地，背势垒层15和第一势垒层17中Al组分含量为10% -15% (质量百分比)，第二势垒层18中Al组分含量为20% -40% (质量百分比)。
[0085]由于背势垒层15的组分与第一势垒层17的Al组分相近，故这两层AlGaN的晶格常数相近。由于背势垒层15和第一势垒层17之间的沟道层16中GaN厚度较小，其晶格常数保持了其下的背势垒层15的晶格常数，沟道层16与第一势垒层17AlGaN的晶格常数也相近。背势垒层和第一势垒层与GaN沟道层之间的界面处形成的极化电荷密度相当，但带电符号相反，其作用相互抵消，因此在凹槽区域的GaN沟道层中不能够形成2DEG，该凹槽区域形成耗尽的沟道，此时GaN沟道层与第一势垒层的界面处沿水平方向(电流导通时的方向)上的能带分布如图1 (b)所示，对应的凹槽区域下的沟道中二维电子气被耗尽并形成一个电子势垒，在施加反偏电压的情况下，电子不能通过此势垒，二维电子气沟道是关断的。
[0086]第二势垒层18中AlGaN的Al组分比背势垒层15和第一势垒层17中的都大，因而其晶格常数小于其下第一势垒层17和沟道层16中的晶格常数。因而在第二势垒层18没有凹槽的区域既存在着自发极化电场，又存在压电极化电场。该极化电场可以在第一势垒层/沟道层界面处诱导出2DEG。最终，在第一势垒层和沟道层界面处形成凹槽对应区域2DEG耗尽，其余区域依然存在2DEG的电子分布。
[0087]在外加反偏电压时，由于凹槽下的2DEG被耗尽，沟道不能够导电，随着反偏电压的增大，肖特基电极靠近阴极的边缘下的沟道中的二维电子气耗尽区域会进一步展宽，抑制了反向漏电流，此时GaN沟道层界面处的水平方向(电流导通时的方向)上的能带分布如图1(c)所示，电子不能跨过势垒，因此二极管处于关断状态；另一方面，采用了背势垒层，由于该势垒的存在，电子从沟道层中进入缓冲层中变的更为困难，切断了二极管的缓冲层漏电。从而该结构使二极管能够承受很大的反偏电压。
[0088]在外加正偏电压时，一方面位于肖特基电极凹槽下的二维电子气沟道在正的肖特基电压的作用下能够部分或全部的恢复。此时GaN沟道层界面处的水平方向(电流导通时的方向)上的能带分布如图1(d)所示，电子势垒高度降低至费米能级之下，电子可以从阴极欧姆金属流向阳极欧姆金属，二极管处于导通状态；另一方面肖特基电极本身在一定的正偏电压作用下将开启并能够导电，这两部分电流共同组成了二极管的正向电流，因而有助于减小该二极管的正向导通电压，并减小正向导通电阻，因此，该场效应二极管具备正向导通特性，其IV特性如图1(e)所示。
[0089]本实施方式场效应二极管中，凹槽的侧壁具有一定的斜度，肖特基电极21形成在具有一定斜度的凹槽中，引入了栅场板，可以调制阳极边缘电场，进一步获得高击穿电压。
[0090]图2为本发明第二实施方式中场效应二极管的结构示意图。
[0091]本实施方式为第一实施方式的一种变形，如图2所示，在第二势垒层18上增加一层钝化层22，对器件表面进行钝化，可以抑制器件的电流崩塌效应，减少二极管的动态特性退化，该钝化层可以是氮化硅、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铪或有机聚合物等中的一种或多种的组合。
[0092]若二极管器件没有钝化，在二极管反偏时，肖特基电极靠近阴极一侧的表面态会捕获电子，引入表面负电荷，从而使二维电子气耗尽。由于氮化镓材料的禁带宽度达到
3.4eV,AlGaN的禁带宽度介于3.4eV和6.2eV(AlN)之间，根据Al组分的不同而有所不同；因此有些能级位置较深的表面态捕获电子后在很长的一段时间内都不会被释放，引入的负电荷使得二维电子气仍被部分耗尽，造成二极管的正向导通电阻增加。通过引入钝化层可以很好的消除电流崩塌效应，从而提升二极管的动态性能。
[0093]图3为本发明第三实施方式中场效应二极管的结构示意图。
[0094]本实施方式为第一实施方式的另一种变形，如图3所示，在第一势垒层17和第二势垒层18之间插入一层刻蚀停止层23。其中刻蚀停止层23通常采用与AlGaN的刻蚀速率相比较慢的材料，如A1N，从而更精确地控制刻蚀停止的位置于第二势垒层/第一势垒层的界面处，确保器件在工艺上可以较容易地实现，提高良品率。
[0095]图4为本发明第四实施方式中场效应二极管的结构示意图。
[0096]本实施方式为第一实施方式的另一种变形，如图4所示，第二势垒层18和部分肖特基电极21上形成有绝缘层22，阳极19上形成有覆盖部分绝缘层22的场板24。此结构可优化肖特基电极靠近阳极一侧边缘电场线的集中分布，减小了阳极边缘的电场峰值，从而提高二极管的击穿电压。
[0097]图5为本发明第五实施方式中场效应二极管的结构示意图。
[0098]本实施方式为第一实施方式的另一种变形，如图5所75,本实施方式在凹槽之内形成一绝缘介质层25，可以有效降低肖特基电极的反向漏电。在二极管反偏时，电子需越过绝缘介质层25形成的势垒才能形成肖特基电极上的反向漏电流，因此该结构的二极管的漏电流较第一实施方式中的漏电流要更小。
[0099]图6为本发明第六实施方式中场效应二极管的结构示意图。
[0100]本实施方式为第一实施方式的另一种变形，如图6所示，在该结构中第一势垒层的厚度较小(小于15nm)，其电阻可进一步减小。从而当二极管正偏时，电流可以从肖特基电极垂直通过第一势垒层导通。此结构中由于存在着横向的2DEG和纵向肖特基二极管两个导电通道，从而更进一步降低了二极管的正向压降，增加了饱和电流密度，降低了二极管的功耗。
[0101]图7为本发明第七实施方式中场效应二极管的结构示意图。
[0102]本实施方式为第一实施方式的另一种变形，如图7所示，在该结构中不包括背势垒层，缓冲层具有背势垒层AlGaN的作用，缓冲层的厚度为1-3.5μπι。通过引入更厚的缓冲层，降低反向漏电流的同时简化了工艺步骤。当然，在其他实施方式中，场效应二极管也可以不包括缓冲层，背势垒层具有缓冲层的作用，背势垒层的厚度为1-3.5 μ m，同样可以降低反向漏电流。
[0103]综上所述，与现有技术相比本发明具有以下优点:
[0104]本发明的场效应二极管在正偏时，只需在阳极施加较小的偏压，就会在凹槽下的沟道层与第一势垒层的界面处诱导出2DEG，在水平方向上依靠高浓度、高迁移率的2DEG来导通，故二极管的正向压降和导通电阻较小。
[0105]本发明中的场效应二极管在反偏时，由于凹槽肖特基电极之下二维电子气处于耗尽状态，沟道被截止，因而反偏电压下电子不能在阴极和阳极之间导通，使反向漏电流较低。另一方面，本发明采用了晶体质量较好的背势垒层，与其上的沟道层形成一个势垒。由于该势垒的存在，当二极管反偏时，电子从沟道层中进入背势垒层中变的更为困难，切断了二极管的缓冲层漏电，因此该场效应二极管的反向漏电流维持在一个较低的水平。使二极管对反向电压的承受能力增加，提升了器件的反向击穿电压。
[0106]同时，该二极管结构中的肖特基电极在凹槽中的分布具有一定斜度，在二极管反偏时可以调制阳极金属边缘下的电场线分布，使阳极边缘靠近阴极一侧的电场峰值降低，从而提高二极管的耐压能力。
[0107]对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0108]此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
【权利要求】
1.一种场效应二极管，其特征在于，所述场效应二极管包括: 基片; 位于所述基片上的成核层； 位于所述成核层上的缓冲层； 位于所述缓冲层上的背势垒层； 位于所述背势垒层上的沟道层； 位于所述沟道层上的第一势垒层； 位于所述第一势垒层上的第二势垒层，所述第二势垒层上形成有凹槽； 位于所述第二势垒层上的阳极和阴极，所述阴极为欧姆接触电极，所述阳极为复合结构，阳极由欧姆接触电极、以及位于所述凹槽中且与欧姆接触电极相短接的肖特基电极组成。
2.根据权利要求1所述的场效应二极管，其特征在于，所述背势垒层、第一势垒层和第二势垒层的材料为AlGaN，沟道层的材料为GaN，所述背势垒层和第一势垒层中的Al组分含量相等或相差不超过5 %，所述第二势垒层中的Al组分含量高于背势垒层和第一势垒层的Al组分含量。
3.根据权利要求2所述的场效应二极管，其特征在于，所述背势垒层中Al组分含量为10% -15%，第一势垒层中Al组分含量为10% -15%，第二势垒层中Al组分含量为20% -40% ο
4.根据权利要求2所述的场效应二极管，其特征在于，所述缓冲层厚度为1-3.5 μ m，背势垒层厚度为50-100nm，沟道层厚度为15_35nm，第一势垒层厚度为15_45nm，第二势垒层的厚度为25-40nm。
5.根据权利要求2所述的场效应二极管，其特征在于，所述第一势垒层与第二势垒层界面处存在二维电子气，且肖特基电极凹槽下对应的第一势垒层与第二势垒层界面区域处不存在二维电子气。
6.根据权利要求1所述的场效应二极管，其特征在于，所述凹槽的侧壁具有斜度。
7.根据权利要求1所述的场效应二极管，其特征在于，所述凹槽的深度等于第二势垒层的厚度。
8.根据权利要求1所述的场效应二极管，其特征在于，所述第二势垒层上设有钝化层。
9.根据权利要求8所述的场效应二极管，其特征在于，所述钝化层为氮化硅、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氧化铪或有机聚合物中的一种或多种的组合。
10.根据权利要求1所述的场效应二极管，其特征在于，所述第一势垒层和第二势垒层之间包括刻蚀停止层，所述刻蚀停止层的刻蚀速率低于第一势垒层的刻蚀速率。
11.根据权利要求1所述的场效应二极管，其特征在于，所述第二势垒层和部分肖特基电极上形成有绝缘层，所述阳极上形成有覆盖部分绝缘层的场板。
12.根据权利要求1所述的场效应二极管，其特征在于，所述肖特基电极和第二势垒层之间在凹槽内和部分第二势垒层表面形成有绝缘介质层。
13.根据权利要求1所述的场效应二极管，其特征在于，所述场效应二极管包括:基片、成核层、缓冲层、沟道层、第一势垒层、第二势垒层、阳极和阴极，所述缓冲层具有背势垒层的作用。
14.一种如权利要求1所述的场效应二极管的制造方法，其特征在于，所述方法包括: 提供一基片； 在所述基片上形成成核层； 在所述成核层上形成缓冲层； 在所述缓冲层上形成背势垒层； 在所述背势垒层上形成沟道层； 在所述沟道层上形成第一势垒层； 在所述第一势垒层上形成第二势垒层，并在所述第二势垒层上刻蚀形成凹槽； 在所述第二势垒层上形成阳极和阴极，所述阴极为欧姆接触电极，所述阳极为复合结构，阳极由欧姆接触电极、以及位于所述凹槽中且与欧姆接触电极相短接的肖特基电极组成。
【文档编号】H01L21/329GK104241400SQ201410452104
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】陈洪维 申请人:苏州捷芯威半导体有限公司