双向二极管结构及其制备方法与流程

1.本发明涉及集成电路技术领域，特别是涉及一种双向二极管结构及其制备方法。


背景技术：

2.近年来，尽管gan基hemt(high electron mobility transistors，高电子迁移率晶体管)和mics(monolithic integrated circuits，单片集成电路)具有优越的工作性能，但仍然面临着由esd(electrostatic discharge，静电放电)事件引起的失效的威胁，尤其是p-gan(p型氮化镓)hemts和mos(金属氧化物半导体)-hemts的栅极较为脆弱。在现有技术中，由于p-gan hemt的栅极缺乏放电路径，器件在栅极到源极条件下的esd鲁棒性较差，并且在某些领域，esd保护二极管需要具有双向防护能力，即在正向和反向瞬态esd事件中，esd保护二极管均需要被较低电压触发。因此，仍然迫切需要一种双向esd保护二极管来提高gan电源系统的esd鲁棒性。


技术实现要素：

3.为解决上述技术问题，本发明设计了一种双向二极管结构及其制备方法，以降低esd静电，提高器件结构的esd鲁棒性。
4.本发明设计了一种双向二极管结构，所述双向二极管结构包括：
5.第一栅极结构；
6.第二栅极结构，位于所述第一栅极结构的一侧，与所述第一栅极结构具有间距；
7.阳极，位于所述第一栅极结构远离所述第二栅极结构的一侧，与所述第一栅极结构具有间距；
8.阴极，位于所述第二栅极结构远离所述第一栅极结构的一侧，与所述第二栅极结构具有间距；
9.第一电容，所述第一电容的第一极板与所述阳极相连接，所述第一电容的第二极板与所述第一栅极结构相连接；
10.第二电容，所述第二电容的第一极板与所述阴极相连接，所述第二电容的第二极板与所述第二栅极结构相连接。
11.在其中一个实施例中，所述第一栅极结构包括：
12.第一栅极；
13.第一栅极接触层，位于所述第一栅极的表面；
14.第一浮栅，位于所述第一栅极接触层远离所述第一栅极的表面，与所述第二极板相连接。
15.在其中一个实施例中，所述第二栅极结构包括：
16.第二栅极；
17.第二栅极接触层，位于所述第一栅极的表面；
18.第二浮栅，位于所述第二栅极接触层远离所述第二栅极的表面，与所述第二电容
的第二极板相连接。
19.在其中一个实施例中，所述双向二极管结构还包括：
20.衬底；
21.外延层，位于所述衬底的表面；
22.势垒层，位于所述外延层远离所述衬底的表面；所述第一栅极结构、所述第二栅极结构、所述阳极、所述阴极及所述电容均位于所述势垒层远离所述外延层的表面。
23.在其中一个实施例中，所述双向二极管结构还包括：
24.浮空电极，所述浮空电极位于所述势垒层远离所述外延层的表面，且位于所述第一栅极结构和第二栅极结构之间，与所述第一栅极结构和所述第二栅极结构均具有间距。
25.在其中一个实施例中，所述双向二极管结构还包括：
26.第一钝化层，位于所述势垒层远离所述外延层的表面，位于所述阳极与所述阴极之间，且位于所述第一栅极结构外围、所述第二栅极结构外围及所述浮空电极外围；
27.第二钝化层，位于所述第一钝化层远离所述势垒层的表面。
28.本发明还提供一种双向二极管结构的制备方法，所述双向二极管结构的制备方法包括：
29.形成第一栅极结构、第二栅极结构、阳极、阴极、第一电容及第二电容；所述第二栅极结构位于所述第一栅极结构的一侧，与所述第一栅极结构具有间距；所述阳极位于所述第一栅极结构远离所述第二栅极结构的一侧，与所述第一栅极结构具有间距；所述阴极位于所述第二栅极结构远离所述第一栅极结构的一侧，与所述第二栅极结构具有间距；所述第一电容的第一极板与所述阳极相连接，所述第一电容的第二极板与所述第一栅极结构相连接；所述第二电容的第一极板与所述阴极相连接，所述第二电容的第二极板与所述第二栅极结构相连接。
30.在其中一个实施例中，所述形成第一栅极结构、第二栅极结构、阳极、阴极、第一电容及第二电容之前，还包括：
31.提供衬底；
32.于所述衬底的表面形成外延层；
33.于所述外延层远离所述衬底的表面形成势垒层。
34.在其中一个实施例中，所述第一栅极结构包括第一栅极、第一栅极接触层和第一浮栅；所述第二栅极结构包括第二栅极、第二栅极接触层和第二浮栅；所述形成第一栅极结构、第二栅极结构、阳极、阴极、第一电容及第二电容包括：
35.于所述势垒层远离所述外延层的表面形成所述第一栅极和所述第二栅极；
36.于所述势垒层远离所述外延层的表面形成第一钝化层，所述第一钝化层位于所述第一栅极外围及所述第二栅极外围；
37.于所述势垒层远离所述外延层的表面形成所述阳极及所述阴极；所述阳极位于所述第一钝化层的一侧，所述阴极位于所述第一钝化层的一侧；
38.于所述第一栅极远离所述势垒层的表面形成所述第一栅极接触层；于所述第二栅极远离所述势垒层的表面形成所述第二栅极接触层；于所述势垒层远离所述外延层的表面形成所述第一电容的第一极板和所述第二电容的第一极板，所述第一电容的第一极板与所述阳极相连接，所述第二电容的第一极板与所述阴极相连接；
39.形成介质材料层，所述介质材料层覆盖所述第一钝化层、所述阳极、所述阴极、所述第一栅极接触层、所述第二栅极接触层、所述第一电容的第一极板及所述第二电容的第一极板；
40.刻蚀所述介质材料层以于所述第一钝化层远离所述势垒层的表面形成第二钝化层，并于所述第一电容的第一极板远离所述势垒层的表面形成第一电容介质层和于所述第二电容的第一极板远离所述势垒层的表面形成第二电容介质层；
41.于所述第一栅极接触层远离所述第一栅极的表面形成所述第一浮栅，于所述第二栅极接触层远离所述第二栅极的表面形成所述第二浮栅，于所述第一电容介质层远离所述第一电容的第一极板的表面形成所述第一电容的第二极板，并于所述第二电容介质层远离所述第二电容的第一极板的表面形成所述第二电容的第二极板，所述第一电容的第二极板与所述第一浮栅相连接，所述第二电容的第二极板与所述第二浮栅相连接。
42.在其中一个实施例中，所述于所述势垒层远离所述外延层的表面形成所述阳极及所述阴极的同时，还于所述势垒层远离所述外延层的表面形成第一浮空电极层，所述第一浮空电极层位于所述第一钝化层内，且位于所述第一栅极与所述第二栅极之间，与所述第一栅极及所述第二栅极均具有间距；形成所述第一浮栅、所述第二浮栅、所述第一电容的第二极板及所述第二电容的第二极板的同时，还于所述第一浮空电极层远离所述势垒层的表面形成第二浮空电极层，所述第一浮空电极层与所述第二浮空电极层共同构成浮空电极。
43.本发明具有如下有益效果：
44.本发明的双向二极管结构，包括：第一栅极结构；第二栅极结构，位于所述第一栅极结构的一侧，与所述第一栅极结构具有间距；阳极，位于所述第一栅极结构远离所述第二栅极结构的一侧，与所述第一栅极结构具有间距；阴极，位于所述第二栅极结构远离所述第一栅极结构的一侧，与所述第二栅极结构具有间距；第一电容，所述第一电容的第一极板与所述阳极相连接，所述第一电容的第二极板与所述第一栅极结构相连接；第二电容，所述第二电容的第一极板与所述阴极相连接，所述第二电容的第二极板与所述第二栅极结构相连接，通过第一电容将阳极和第一栅极结构连接，通过第二电容将阴极和第二栅极结构连接；通过设置第一电容和第二电容，可以使esd的开启电压降低至10v以下；并且在正向瞬态esd事件期间，高dv/dt(电压变化率)可诱导产生电容耦合电流，电容耦合电流将携带一定数量的正跃迁电荷到第一栅极结构和第二栅极结构，正跃迁电荷将存储在第一栅极结构和第二栅极结构，这可以拉下第一栅极结构和第二栅极结构中的能带，并迫使电子聚集在第一栅极结构和第二栅极结构下，当正跃迁电荷产生的栅极电势达到一定值时，大电流可以通过第一栅极结构和第二栅极结构，使esd事件引起的累积静电电荷被有效地释放，可以避免esd事件对第一栅极结构和第二栅极结构的破坏，从而增强第一栅极结构和第二栅极结构的esd鲁棒性。
附图说明
45.图1是本发明一个实施例中双向二极管结构的结构示意图；
46.图2是本发明一个实施例中双向二极管结构的等效电路图；
47.图3是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法的流程示意图；
48.图4是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法的形成第一栅极结构、第
二栅极结构、阳极、阴极、第一电容及第二电容的流程示意图；
49.图5是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法中步骤s301至s303所得结构的截面结构示意图；
50.图6是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法中步骤s401所得结构的截面结构示意图；
51.图7是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法中于势垒层上沉积介质材料层后所得结构的截面结构示意图；
52.图8是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法中步骤s402所得结构的截面结构示意图；
53.图9是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法中步骤s403所得结构的截面结构示意图；
54.图10是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法中步骤s404所得结构的截面结构示意图；
55.图11是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法中步骤s405所得结构的截面结构示意图；
56.图12是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法中步骤s406所得结构的截面结构示意图；
57.图13是本发明一个实施例中双向二极管结构的制备方法中步骤s407所得结构的截面结构示意图。
58.附图标记说明：
59.1、衬底；2、外延层；3、二维电子气沟道；4、势垒层；5、第一栅极结构；51、第一栅极；52、第一栅极接触层；53、第一浮栅；6、第二栅极结构；61、第二栅极；62、第二栅极接触层；63、第二浮栅；7、第一钝化层；8、第二钝化层；9、阳极；10、阴极；11、浮空电极；111、第一浮空电极层；112、第二浮空电极层；12、第一电容；121、第一电容的第一极板；122、第一电容介质层；123、第一电容的第二极板；13、第二电容；131、第二电容的第一极板；132、第二电容介质层；133、第二电容的第二极板；14、栅极材料层；151、介质材料层；152、介质材料层。
具体实施方式
60.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。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
61.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
62.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
63.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
64.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
65.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
66.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
67.近年来，尽管gan基hemt(high electron mobility transistors，高电子迁移率晶体管)和mics(monolithic integrated circuits，单片集成电路)具有优越的工作性能，但仍然面临着由esd(electrostatic discharge，静电放电)事件引起的失效的威胁，尤其是p-gan(p型氮化镓)hemts和mos(金属氧化物半导体)-hemts的栅极较为脆弱。在现有技术中，由于p-gan hemt的栅极缺乏放电路径，器件在栅极到源极条件下的esd鲁棒性较差，并且在某些领域，esd保护二极管需要具有双向防护能力，即在正向和反向瞬态esd事件中，esd保护二极管均需要被较低电压触发。因此，仍然迫切需要一种双向esd保护二极管来提高gan电源系统的esd鲁棒性。
68.esd(electrostatic discharge，静电放电)：是由于物体表面在摩擦、感应、传导等作用下带有电荷，当两个带电体的距离在电荷的放电距离内时，就产生放电作用。鲁棒是robust的音译，鲁棒性在本文中是指控制系统在一定(结构，大小)的参数摄动下，维持其它某些性能的特性。
69.为解决上述技术问题，本发明设计了一种双向二极管结构及其制备方法，以降低esd静电，提高器件结构的esd鲁棒性。
70.本发明设计了一种双向二极管结构，双向二极管结构包括：第一栅极结构5、第二栅极结构6、阳极9、阴极10、第一电容12和第二电容13；第二栅极结构6位于第一栅极结构5的一侧，与第一栅极结构5具有间距；阳极9位于第一栅极结构5远离第二栅极结构6的一侧，与第一栅极结构5具有间距；阴极10位于第二栅极结构6远离第一栅极结构5的一侧，与第二栅极结构6具有间距；第一电容12的第一极板121与阳极9相连接，第一电容12的第二极板
123与第一栅极结构5相连接；第二电容13的第一极板131与阴极10相连接，第二电容13的第二极板133与第二栅极结构6相连接。
71.本发明的双向二极管结构，包括第一栅极结构5、第二栅极结构6、阳极9、阴极10、第一电容12和第二电容13；通过设置第一电容12和第二电容13，可以使esd的开启电压降低至10v以下；并且在正向瞬态esd事件期间，高dv/dt(电压变化率)可诱导产生电容耦合电流，电容耦合电流将携带一定数量的正跃迁电荷到第一栅极结构5和第二栅极结构6，正跃迁电荷将存储在第一栅极结构5和第二栅极结构6，这可以拉下第一栅极结构5和第二栅极结构6中的能带，并迫使电子聚集在第一栅极结构5和第二栅极结构6下，当正跃迁电荷产生的栅极电势达到一定值时，大电流可以通过第一栅极结构5和第二栅极结构6，使esd事件引起的累积静电电荷被有效地释放，可以避免esd事件对第一栅极结构5和第二栅极结构6的破坏，从而增强第一栅极结构5和第二栅极结构6的esd鲁棒性。
72.具体地，阳极9的材料可以包括但不仅限于钛铝镍金；阴极10的材料可以包括但不仅限于钛铝镍金；第一电容12的第一极板121和第一电容12的第二极板123的材料均可以包括但不仅限于镍金；第二电容13的第一极板131和第二电容13的第二极板133的材料均可以包括但不仅限于镍金。
73.具体地，仍参阅图1，在第一电容12的第一极板121和第一电容12的第二极板123之间还具有第一电容介质层122，用于连接第一电容12的第一极板121和第一电容12的第二极板123，第一电容介质层122可以包括但不仅限于sin
x
层；在第二电容13的第一极板131和第二电容13的第二极板133之间还具有第二电容介质层132，用于连接第二电容13的第一极板131和第二电容13的第二极板133，第二电容介质层132可以包括但不仅限于sin
x
层。
74.在其中一个实施例中，第一栅极结构5包括：第一栅极51；第一栅极接触层52，位于第一栅极51的表面；第一浮栅53，位于第一栅极接触层52远离第一栅极51的表面，与第二极板相连接。
75.在其中一个实施例中，第二栅极结构6包括：第二栅极61；第二栅极接触层62，位于第一栅极51的表面；第二浮栅63，位于第二栅极接触层62远离第二栅极61的表面，与第二电容13的第二极板133相连接。
76.具体地，第一栅极51的材料可以包括p-gan(p型氮化镓)；第一栅极接触层52的材料可以包括但不仅限于镍金；第一浮栅53的材料可以包括但不仅限于镍金；第二栅极61的材料可以包括p-gan(p型氮化镓)；第二栅极接触层62的材料可以包括但不仅限于镍金；第二浮栅63的材料可以包括但不仅限于镍金。
77.在其中一个实施例中，双向二极管结构还包括：
78.衬底1；外延层2，位于衬底1的表面；势垒层4，位于外延层2远离衬底1的表面；第一栅极结构5、第二栅极结构6、阳极9、阴极10及电容均位于势垒层4远离外延层2的表面。
79.具体地，外延层2和势垒层4均可以包括iii族氮化物层，譬如，外延层2可以包括但不仅限于：aln(氮化铝)、gan(氮化镓)或inn(氮化铟)；势垒层4可以包括但不仅限于：algan(铝镓氮)或ingan(氮化铟镓)；本实施例中，外延层2优选为gan层；势垒层4优选为algan层。
80.具体地，仍参阅图1，在外延层2和势垒层4的界面会产生二维电子气沟道3。2deg(two-dimensional electron gas，二维电子气)：当两种具有不同晶格常数的iii族氮化物半导体材料形成异质结时，会因为晶格不匹配而出现较大的应力，进而导致压电极化效应
的产生。较强的极化电场会改变iii族氮化物半导体异质结(如algan/gan异质结)的能带结构，并且会导致高浓度的电子被束缚在异质结界面处gan一侧的量子阱中，这些被束缚的电子称为二维电子气。
81.结合图1并参阅图2，在正向瞬态esd事件期间，高dv/dt(电压变化率)可诱导产生从阳极9到阴极10的电容耦合电流，电容耦合电流将携带一定数量的qtran(正跃迁电荷)到第一浮栅53和第二浮栅63，正跃迁电荷将存储在第一浮栅53和第二浮栅63，这可以拉下第一浮栅53和第二浮栅63区域中的能带，并迫使电子聚集在第一浮栅53和第二浮栅63下，当正跃迁电荷产生的栅极电势超过2deg通道的阈值电压时，第一栅极结构5和第二栅极结构6下的2deg通道将被导通，然后，大电流可以通过第一栅极结构5和第二栅极结构6下的2deg通道，可以有效地释放esd事件引起的累积静电电荷，有效地避免esd事件对此半导体器件结构中第一栅极结构5和第二栅极结构6的破坏，从而增强双向二极管结构的esd鲁棒性。
82.在其中一个实施例中，双向二极管结构还包括：
83.浮空电极11，浮空电极11位于势垒层4远离外延层2的表面，且位于第一栅极结构5和第二栅极结构6之间，与第一栅极结构5和第二栅极结构6均具有间距。
84.在其中一个实施例中，双向二极管结构还包括：第一钝化层7，位于势垒层4远离外延层2的表面，位于阳极9与阴极10之间，且位于第一栅极结构5外围、第二栅极结构6外围及浮空电极11外围；第二钝化层8，位于第一钝化层7远离势垒层4的表面。
85.具体地，第一钝化层7、第二钝化层8、第一电容介质层122和第二电容介质层132均可以包括sin
x
层；第一钝化层7和第二钝化层8的厚度均可以包括50nm～120nm；本实施例中，第一电容介质层122和第二电容介质层132均优选为sin
x
层且厚度优选为100nm，此时为了获得10pf的第一电容12和第二电容13，第一电容12的第一极板121、第一电容12的第二极板123、第二电容13的第一极板131和第二电容13的第二极板133所需的有效面积均为0.0144mm2(120μm
×
120μm)，还不到传统大电流p-gan hemt总面积的0.1％，可以有效帮助将所需的pf级电容集成到双向二极管结构中，这也是本发明的其中一个具有显著进步的地方。
86.基于同样的发明构思，本发明还提供一种双向二极管结构的制备方法，双向二极管结构的制备方法包括形成第一栅极结构5、第二栅极结构6、阳极9、阴极10、第一电容12及第二电容13的步骤；第二栅极结构6位于第一栅极结构5的一侧，与第一栅极结构5具有间距；阳极9位于第一栅极结构5远离第二栅极结构6的一侧，与第一栅极结构5具有间距；阴极10位于第二栅极结构6远离第一栅极结构5的一侧，与第二栅极结构6具有间距；第一电容12的第一极板121与阳极9相连接，第一电容12的第二极板123与第一栅极结构5相连接；第二电容13的第一极板131与阴极10相连接，第二电容13的第二极板133与第二栅极结构6相连接。
87.具体地，阳极9的材料可以包括但不仅限于钛铝镍金；阴极10的材料可以包括但不仅限于钛铝镍金；第一电容12的第一极板121和第一电容12的第二极板123的材料均可以包括但不仅限于镍金；第二电容13的第一极板131和第二电容13的第二极板133的材料均可以包括但不仅限于镍金。
88.在其中一个实施例中，形成第一栅极结构5、第二栅极结构6、阳极9、阴极10、第一电容12及第二电容13之前，还包括：
89.提供衬底1；
90.于衬底1的表面形成外延层2；
91.于外延层2远离衬底1的表面形成势垒层4。
92.即如图3和图5所示，本发明的二极管结构的制备方法还可以包括如下步骤：
93.s301：提供衬底1；
94.s302：于衬底1的表面形成外延层2；
95.s303：于外延层2远离衬底1的表面形成势垒层4；
96.s304：形成第一栅极结构5、第二栅极结构6、阳极9、阴极10、第一电容12及第二电容13；第二栅极结构6位于第一栅极结构5的一侧，与第一栅极结构5具有间距；阳极9位于第一栅极结构5远离第二栅极结构6的一侧，与第一栅极结构5具有间距；阴极10位于第二栅极结构6远离第一栅极结构5的一侧，与第二栅极结构6具有间距；第一电容12的第一极板121与阳极9相连接，第一电容12的第二极板123与第一栅极结构5相连接；第二电容13的第一极板131与阴极10相连接，第二电容13的第二极板133与第二栅极结构6相连接。
97.具体地，外延层2和势垒层4均可以包括iii族氮化物层，譬如，外延层2可以包括但不仅限于：aln(氮化铝)、gan(氮化镓)或inn(氮化铟)；势垒层4可以包括但不仅限于：algan(铝镓氮)或ingan(氮化铟镓)；本实施例中，外延层2优选为gan层；势垒层4优选为algan层。
98.在其中一个实施例中，第一栅极结构5包括第一栅极51、第一栅极接触层52和第一浮栅53；第二栅极结构6包括第二栅极61、第二栅极接触层62和第二浮栅63；如图4所示，形成第一栅极结构5、第二栅极结构6、阳极9、阴极10、第一电容12及第二电容13包括：
99.s401：于势垒层4远离外延层2的表面形成第一栅极51和第二栅极61，如图5及图6所示；
100.s402：于势垒层4远离外延层2的表面形成第一钝化层7，第一钝化层7位于第一栅极51外围及第二栅极61外围，如图8所示；
101.s403：于势垒层4远离外延层2的表面形成阳极9及阴极10；阳极9位于第一钝化层7的一侧，阴极10位于第一钝化层7的一侧，如图9所示；
102.s404：于第一栅极51远离势垒层4的表面形成第一栅极接触层52；于第二栅极61远离势垒层4的表面形成第二栅极接触层62；于势垒层4远离外延层2的表面形成第一电容12的第一极板121和第二电容13的第一极板131，第一电容12的第一极板121与阳极9相连接，第二电容13的第一极板131与阴极10相连接，如图10所示；
103.s405：形成介质材料层152，介质材料层152覆盖第一钝化层7、阳极9、阴极10、第一栅极接触层52、第二栅极接触层62、第一电容12的第一极板121及第二电容13的第一极板131，如图11所示；
104.s406：刻蚀介质材料层152以于第一钝化层7远离势垒层4的表面形成第二钝化层8，并于第一电容12的第一极板121远离势垒层4的表面形成第一电容介质层122和于第二电容13的第一极板131远离势垒层4的表面形成第二电容介质层132，如图12所示；
105.s407：于第一栅极接触层52远离第一栅极51的表面形成第一浮栅53，于第二栅极接触层62远离第二栅极61的表面形成第二浮栅63，于第一电容介质层122远离第一电容12的第一极板121的表面形成第一电容12的第二极板123，并于第二电容介质层132远离第二电容13的第一极板131的表面形成第二电容13的第二极板133，第一电容12的第二极板123
与第一浮栅53相连接，第二电容13的第二极板133与第二浮栅63相连接，如图13所示；最终形成本发明的双向二极管结构，双向二极管结构仍参阅图1。
106.具体地，于势垒层4远离外延层2的表面形成第一栅极51和第二栅极61包括：
107.在势垒层4上形成栅极材料层14，所述栅极材料层14包括p-gan层，如图5所示；
108.刻蚀栅极材料层14以形成第一栅极51和第二栅极61，如图6所示。
109.具体地，在s402可以包括：
110.于势垒层4上沉积介质材料层151，如图7所示；
111.刻蚀介质材料层151以形成第一钝化层7，如图8所示。
112.在其中一个实施例中，于势垒层4远离外延层2的表面形成阳极9及阴极10的同时，还于势垒层4远离外延层2的表面形成第一浮空电极层111，如图9所示，第一浮空电极层111位于第一钝化层7内，且位于第一栅极51与第二栅极61之间，与第一栅极51及第二栅极61均具有间距；如图13所示，形成第一浮栅53、第二浮栅63、第一电容12的第二极板123及第二电容13的第二极板133的同时，还于第一浮空电极层111远离势垒层4的表面形成第二浮空电极层112，第一浮空电极层111与第二浮空电极层112共同构成浮空电极11。
113.具体地，第一栅极51的材料可以包括p-gan(p型氮化镓)；第一栅极接触层52的材料可以包括但不仅限于镍金；第一浮栅53的材料可以包括但不仅限于镍金；第二栅极61的材料可以包括p-gan(p型氮化镓)；第二栅极接触层62的材料可以包括但不仅限于镍金；第二浮栅63的材料可以包括但不仅限于镍金。
114.具体地，介质材料层152151和介质材料层152152均可以包括sin
x
层，对应地，第一钝化层7、第二钝化层8、第一电容介质层122和第二电容介质层132均可以包括sin
x
层；第一钝化层7和第二钝化层8的厚度均可以包括50nm～120nm；本实施例中，第一电容介质层122和第二电容介质层132均优选为sin
x
层且厚度优选为100nm，此时为了获得10pf的第一电容12和第二电容13，第一电容12的第一极板121、第一电容12的第二极板123、第二电容13的第一极板131和第二电容13的第二极板133所需的有效面积均为0.0144mm2(120μm
×
120μm)，还不到传统大电流p-gan hemt总面积的0.1％，因此在制备过程中，可以有效帮助将所需的pf级电容集成到双向二极管结构中，使双向二极管结构的制备方法具有显著的进步。
115.本发明的双向二极管结构，包括：第一栅极结构5；第二栅极结构6，位于第一栅极结构5的一侧，与第一栅极结构5具有间距；阳极9，位于第一栅极结构5远离第二栅极结构6的一侧，与第一栅极结构5具有间距；阴极10，位于第二栅极结构6远离第一栅极结构5的一侧，与第二栅极结构6具有间距；第一电容12，第一电容12的第一极板121与阳极9相连接，第一电容12的第二极板123与第一栅极结构5相连接；第二电容13，第二电容13的第一极板131与阴极10相连接，第二电容13的第二极板133与第二栅极结构6相连接，通过第一电容12将阳极9和第一栅极结构5连接，通过第二电容13将阴极10和第二栅极结构6连接；通过调节电容的电容值，使esd的开启电压降低至10v以下；并且在正向瞬态esd事件期间，高dv/dt(电压变化率)可诱导产生电容耦合电流，电容耦合电流将携带一定数量的正跃迁电荷到第一栅极结构5和第二栅极结构6，正跃迁电荷将存储在第一栅极结构5和第二栅极结构6，这可以拉下第一栅极结构5和第二栅极结构6中的能带，并迫使电子聚集在第一栅极结构5和第二栅极结构6下，当正跃迁电荷产生的栅极电势达到一定值时，大电流可以通过第一栅极结构5和第二栅极结构6，使esd事件引起的累积静电电荷被有效地释放，可以避免esd事件对
第一栅极结构5和第二栅极结构6的破坏，从而增强第一栅极结构5和第二栅极结构6的esd鲁棒性。
116.应该理解的是，虽然如上所述的各实施例所涉及的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，如上所述的各实施例所涉及的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
117.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。