一种复合二极管及其制备方法、芯片与流程

本申请属于半导体器件，尤其涉及一种复合二极管及其制备方法、芯片。

背景技术：

1、二极管在使用时对温度非常敏感，正向导通压降通常会随温度变化而发生显著变化，在电路中，当二极管用作稳压功能时，其导通压降会随温度发生漂移，降低了器件的稳定性，极大地限制了二极管器件的应用场景。

技术实现思路

1、本申请提供了一种复合二极管及其制备方法、芯片，旨在解决目前的二极管正向导通压降随温度漂移的问题。

2、为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了所述复合二极管包括：

3、n型硅衬底；

4、缓冲层、gan层和algan层，依次层叠形成于所述n型硅衬底的第一预设区域；

5、多个p型注入区，多个所述p型注入区按预设间隔形成于所述n型硅衬底的第二预设区域上，且多个所述p型注入区与所述n型硅衬底形成pn结；所述第一预设区域与所述第二预设区域互不接触；

6、阳极金属层，形成于各个所述p型注入区的部分区域表面，以及各个所述p型注入区之间的间隔区域的表面，并与各个所述间隔区域形成肖特基接触；

7、阴极金属层，形成于所述algan层的部分区域上，且与所述algan层形成欧姆接触；

8、欧姆接触层，形成于所述n型硅衬底上，且，所述欧姆接触层与所述缓冲层、所述gan层和所述algan层接触，并与多个所述p型注入区互不接触。

9、在一个实施例中，所述缓冲层、所述gan层和所述algan层形状相同，并且，所述缓冲层、所述gan层和所述algan层的宽度小于所述n型硅衬底的宽度的二分之一。

10、在一个实施例中，所述p型注入区的宽度小于所述n型硅衬底的宽度的五分之一。

11、在一个实施例中，所述阳极金属层覆盖单个所述p型注入区的面积等于单个所述p型注入区的面积的二分之一。

12、在一个实施例中，所述p型注入区的深度大于所述n型硅衬底的深度的二分之一。

13、在一个实施例中，所述欧姆接触层呈l形结构，并且，所述欧姆接触层的水平部与所述n型硅衬底接触，所述欧姆接触层的垂直部与所述缓冲层、所述gan层和所述algan层接触。

14、在一个实施例中，所述欧姆接触层的垂直部与所述algan层的侧面部分接触。

15、在一个实施例中，所述阴极金属层位于所述algan层上远离阳极金属层的一侧。

16、本申请实施例第二方面还提供了一种复合二极管的制备方法，所述制备方法包括：

17、在n型硅衬底的第一预设区域上依次层叠形成缓冲层、gan层和algan层；

18、在所述n型硅衬底的第二预设区域按预设间隔形成多个p型注入区，且多个所述p型注入区与所述n型硅衬底形成pn结；所述第一预设区域与所述第二预设区域互不接触；

19、在各个所述p型注入区的部分区域表面，以及各个所述p型注入区之间的间隔区域的表面形成阳极金属层；所述阳极金属层与各个所述间隔区域形成肖特基接触；

20、在所述algan层的部分区域上形成阴极金属层；所述阴极金属层与所述algan层形成欧姆接触；

21、在所述n型硅衬底上形成欧姆接触层，且，所述欧姆接触层与所述缓冲层、所述gan层和所述algan层接触，并与多个所述p型注入区互不接触。

22、本申请实施例第三方面还提供了一种芯片，包括如上述任一项实施例所述的复合二极管；或者包括由上述实施例所述的制备方法制备的复合二极管。

23、本申请实施例与现有技术相比存在的有益效果是：

24、通过在n型硅衬底的第一预设区域形成缓冲层、gan层和algan层，在n型硅衬底的第二预设区域按预设间隔形成多个p型注入区，得到由多个所述p型注入区与所述n型硅衬底形成的多个并联的硅基二极管，使得电流流经该硅基二极管时释放的热量可以与流经缓冲层、gan层和algan层时吸收的热量相互抵消，进而使得形成的器件(复合二极管)在工作状态下可以保持恒温，解决了二极管正向导通的压降随温度漂移的问题，提高了器件的稳定性，拓展了二极管器件的应用场景。

25、另外，本申请还通过在n型硅衬底的第二预设区域按预设间隔形成多个p型注入区，做成结势垒肖特基二极管(junction barrier schottky，jbs)，以增加器件的抗浪涌能力，提升击穿电压(bv)，以及配合由gan层和algan层引入的二维电子气(2deg)导致的器件电子迁移率的提升，电流增大。

技术特征：

1.一种复合二极管，其特征在于，所述复合二极管包括：

2.根据权利要求1所述的复合二极管，其特征在于，所述缓冲层、所述gan层和所述algan层形状相同，并且，所述缓冲层、所述gan层和所述algan层的宽度小于所述n型硅衬底的宽度的二分之一。

3.根据权利要求2所述的复合二极管，其特征在于，所述p型注入区的宽度小于所述n型硅衬底的宽度的五分之一。

4.根据权利要求1所述的复合二极管，其特征在于，所述阳极金属层覆盖单个所述p型注入区的面积等于单个所述p型注入区的面积的二分之一。

5.根据权利要求1所述的复合二极管，其特征在于，所述p型注入区的深度大于所述n型硅衬底的深度的二分之一。

6.根据权利要求1-5任意一项所述的复合二极管，其特征在于，所述欧姆接触层呈l形结构，并且，所述欧姆接触层的水平部与所述n型硅衬底接触，所述欧姆接触层的垂直部与所述缓冲层、所述gan层和所述algan层接触。

7.根据权利要求6所述的复合二极管，其特征在于，所述欧姆接触层的垂直部与所述algan层的侧面部分接触。

8.根据权利要求1-5任意一项所述的复合二极管，其特征在于，所述阴极金属层位于所述algan层上远离阳极金属层的一侧。

9.一种复合二极管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

10.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的复合二极管；

技术总结
本申请属于半导体技术领域，提供了一种复合二极管及其制备方法、芯片，通过在N型硅衬底的第一预设区域形成缓冲层、GaN层和AlGaN层，在N型硅衬底的第二预设区域按预设间隔形成多个P型注入区，得到由多个所述P型注入区与所述N型硅衬底形成的多个并联的硅基二极管，使得电流流经该硅基二极管时释放的热量可以与流经缓冲层、GaN层和AlGaN层时吸收的热量相互抵消，进而使得形成的器件(复合二极管)在工作状态下可以保持恒温，解决了二极管正向导通的压降随温度漂移的问题，提高了器件的稳定性，拓展了二极管器件的应用场景。

技术研发人员：刘杰
受保护的技术使用者：天狼芯半导体（成都）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13