本发明属于半导体技术领域，特别涉及一种gan基二极管制作方法，可用于功率器件。
背景技术：
功率电子器件广泛用在各种应用中，功率器件在功率整流和功率开关领域起关键作用。而gan基功率器件以其开关速度快，工作温度高，击穿电压大，以及开态电阻小的优点而广受关注。gan自身特殊的材料特性，比如大禁带宽度，高击穿场强，高饱和速度，和高电子气密度造就了gan基功率器件的优越性能。现今，尽管gan基高电子迁移率晶体管已经取得了突破性进展，但是在本领域中对改进的电子系统和操作其的方法仍存在需求。
gan基功率器件其结构包括平面结构的gan基功率器件和垂直结构的gan基功率器件。相比于平面结构的gan基功率器件，垂直结构的gan基功率器件有着显著的优势：不需要通过牺牲芯片面积来获得较高的反向击穿电压，并且由于电场峰值远离器件表面，器件有很好的可靠性以及优良的稳定性。但是目前的这种垂直结构的gan基二极管器件结构单一，击穿性能有限，不能达到更高的击穿电压。
技术实现要素：
本发明的目的在于针对上述现有技术的问题，提供一种基于横向外延过生长的gan超级结二极管制作方法，以最大限度的提高器件的击穿电压。
为实现上述目的，本发明的基于横向外延过生长的gan超级结二极管，自下而上包括阴极、n型gan衬底、n型gan外延层和阳极，其特征在于：
在n型gan外延层(3)中增设有与凹槽形p型alxgan结构层(4)，该p型alxgan结构层(4)与n型gan外延层(3)在水平方向上相间分布，且凹槽侧壁与n型gan外延层(3)之间形成超级结结构，凹槽底部与n型gan衬底(2)之间形成pn结结构。
进一步，所述凹槽形p型alxgan结构层的横向厚度与纵向厚度相同，纵向厚度为n型gan外延层厚度的一半，掺杂浓度为2×1017cm-3～1×1018cm-3，其中al组分x的取值范围为0.1～0.5。
进一步，所述阴极位于n型gan衬底的背面，并与n型gan衬底之间形成欧姆接触。
进一步，所述n型gan衬底的掺杂浓度为1×1018cm-3，厚度为200～400μm。
进一步，所述n型gan外延层的掺杂浓度为2～5×1016cm-3，厚度为1～3μm。
进一步，所述阳极位于n型gan外延层与p型alxgan结构层之上，且与n型gan外延层之间形成肖特基接触，与p型alxgan结构层之间形成欧姆接触。
为实现上述目的，本发明基于横向外延过生长的gan超级结二极管，包括如下步骤：
1)对厚度为200～400μm的gan衬底材料进行si元素掺杂，得到掺杂浓度为1×1018cm-3的n型gan衬底；
2)在n型gan衬底层表面利用mocvd设备外延生长gan外延层，得到厚度为1～3μm，掺杂浓度为2～5×1016cm-3的si掺杂n型gan外延层；
3)使用感应耦合等离子体icpcl基刻蚀的方法刻蚀n型gan外延层，形成多个凸起状的n型gan外延层；
4)在多个凸起状n型gan外延层之间利用mocvd设备外延生长p型mg掺杂的alxgan结构层，其中掺杂浓度为2×1017cm-3～1×1018cm-3，al组分x取值范围为0.1～0.5，生长时横向与纵向以相同的速度同时进行，当纵向生长厚度达到n型gan外延层厚度的一半时，停止生长，形成凹槽形的p型alxgan结构层；
5)在n型gan外延层和凹槽形的p型alxgan结构层上沉积金属pt/au，制作阳极，该pt/au与n型gan外延层之间形成肖特基接触，与p型alxgan结构层之间形成欧姆接触；
6)在n型gan衬底背面沉积金属ti/al/pt/au，制作阴极，该ti/al/pt/au与衬底之间形成欧姆接触，完成整个器件的制作。
本发明具有如下优点：
1.本发明由于在n型gan外延层中增设有p型alxgan结构层，有利于增加击穿电压；
2.本发明将p型alxgan结构层设计成凹槽形，由于该凹槽侧壁与n型gan外延层之间形成超级结结构，当器件反向偏置时，p型alxgan结构层与n型gan外延层之间载流子互扩散增加，形成了较大的耗尽区，达到互相耗尽，电荷平衡，进而使得电场均匀分布，显著提高了击穿电压；同时由于该凹槽底部与n型gan衬底之间形成pn结结构，当器件反偏时，耗尽区变大，进一步提高了击穿电压。
3.本发明的工艺简单，可重复性高，可控性好。
附图说明
图1是本发明器件的剖面结构示意图；
图2是本发明器件的制作工艺流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
参照图1，本发明器件包括：阴极1，n型gan衬底2，n型gan外延层3，p型alxgan结构层4和阳极5。其中：
所述n型gan衬底2，掺杂浓度为1×1018cm-3，厚度为200～400μm，阴极1位于n型gan衬底2的背面，其采用ti/al/pt/au金属，且与n型gan衬底之间形成欧姆接触。
所述n型gan外延层3位于n型gan衬底2之上，其掺杂浓度为2～5×1016cm-3，厚度为1～3μm；p型alxgan结构层4与n型gan外延层3在水平方向上相间分布，且该p型alxgan结构层4的横向厚度与纵向厚度相同，纵向厚度为n型gan外延层厚度的一半，掺杂浓度为2×1017cm-3～1×1018cm-3，al组分x的取值范围为0.1～0.5。
所述阳极5位于n型gan外延层3与p型alxgan结构层4之上，且与n型gan外延层3之间形成肖特基接触，与p型alxgan结构层4之间形成欧姆接触。
参照图2，本发明制作基于横向外延过生长的gan超级结二极管的方法，给出如下三种实施例：
实施例1，制作凹槽形p型alxgan结构层厚度为0.5μm，al组分为0.1的gan超级结二极管。
步骤1：对gan衬底材料进行掺杂，如图2(a)所示。
对厚度为200μm的gan衬底材料进行si元素掺杂，设置sih4的流量为5000sccm，得到掺杂浓度为1×1018cm-3的n型gan衬底。
步骤2：生长gan外延层，如图2(b)所示。
在n型gan衬底表面利用mocvd设备外延生长gan外延层，掺杂源为sih4，设置sih4的流量为50sccm，时间为70min，得到厚度为1μm，掺杂浓度为2×1016cm-3的si掺杂n型gan外延层。
步骤3：刻蚀gan外延层，如图2(c)所示。
使用感应耦合等离子体icpcl基刻蚀的方法刻蚀n型gan外延层，形成多个凸起状n型gan外延层，刻蚀厚度为1μm，刻蚀宽度为2μm，刻蚀间隔距离为1μm。
步骤4：生长alxgan结构层，如图2(d)所示。
利用mocvd设备在凸起状n型gan外延层之间外延生长alxgan结构层，且横向与纵向以相同的生长速度同时进行，掺杂源为cp2mg，得到厚度为0.5μm，掺杂浓度为2×1017cm-3，al组分x的取值为0.1的mg掺杂凹槽形p型alxgan结构层。
步骤5：沉积金属，形成阳极，如图2(e)所示。
在n型gan外延层和p型alxgan结构层上利用电子束蒸发的方法沉积厚度分别为45nm和200nm的pt/au金属，制作阳极，该pt/au金属与n型gan外延层之间形成肖特基接触，与p型alxgan结构层之间形成欧姆接触。
步骤6：沉积金属，形成阴极，如图2(f)所示。
在n型gan衬底背面利用电子束蒸发的方法沉积厚度分别为20nm、140nm、55nm和45nm的ti/al/pt/au金属，制作阴极，该ti/al/pt/au金属与n型gan衬底之间形成欧姆接触，完成整个器件的制作。
实施例2，制作凹槽形p型alxgan结构层厚度为1μm，al组分为0.3的gan基混合结构二极管。
步骤一：对gan衬底材料进行掺杂，如图2(a)所示。
选择厚度为300μm的gan衬底材料进行si元素掺杂，设置sih4的流量为5000sccm，得到掺杂浓度为1×1018cm-3的n型gan衬底。
步骤二：生长gan外延层，如图2(b)所示。
设置sih4的流量为75sccm，时间为140min，在n型gan衬底表面利用mocvd设备外延生长出厚度为2μm，掺杂浓度为3×1016cm-3的si掺杂n型gan外延层。
步骤三：刻蚀gan外延层，如图2(c)所示。
使用感应耦合等离子体icpcl基刻蚀的方法刻蚀n型gan外延层，刻蚀厚度为3μm，刻蚀宽度为3μm，刻蚀间隔距离为1.5μm，形成多个凸起状n型gan外延层。
步骤四：生长alxgan结构层，如图2(d)所示。
利用mocvd设备在凸起状n型gan外延层之间外延生长alxgan结构层，且横向与纵向以相同的生长速度同时进行，在生长期间掺杂cp2mg，得到厚度为1μm，掺杂浓度为6×1017cm-3，al组分x的取值为0.3的mg掺杂凹槽形p型alxgan结构层。
步骤五：沉积金属，形成阳极，如图2(e)所示。
本步骤与实施例1的步骤5相同。
步骤六：沉积金属，形成阴极，如图2(f)所示。
本步骤与实施例1的步骤6相同。
实施例3，制作凹槽形p型alxgan结构层厚度为1.5μm，al组分为0.5的gan基混合结构二极管。
步骤a：对厚度为400μm的gan衬底材料进行si元素掺杂，设置sih4的流量为5000sccm，得到掺杂浓度为1×1018cm-3的n型gan衬底，如图2(a)所示。
步骤b：设置sih4的流量为125sccm，时间为210min，在n型gan衬底表面利用mocvd设备外延生长厚度为3μm，掺杂浓度为5×1016cm-3的si掺杂n型gan外延层，如图2(b)所示。
步骤c：使用感应耦合等离子体icpcl基刻蚀的方法刻蚀n型gan外延层，形成多个凸起状n型gan外延层，刻蚀厚度为3μm，刻蚀宽度为4μm，刻蚀间隔距离为2μm，如图2(c)所示。
步骤d：设置掺杂源为cp2mg，利用mocvd设备在凸起状n型gan外延层之间外延生长alxgan结构层，且横向与纵向以相同的生长速度同时进行，得到厚度为1.5μm，掺杂浓度为1×1018cm-3，al组分x的取值为0.5的mg掺杂凹槽形p型alxgan结构层，如图2(d)所示。
步骤e：沉积金属，形成阳极，如图2(e)所示。
本步骤与实施例1的步骤5相同。
步骤f：沉积金属，形成阴极，如图2(f)所示。
本步骤与实施例1的步骤6相同。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，例如，对于n型gan层和p型alxgan结构层，也可以先外延p型alxgan结构层，刻蚀p型alxgan结构层，再生长n型gan层，且n型gan层和p型alxgan结构层的掺杂类型也可以互换。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。