本發(fā)明涉及半導(dǎo)體，尤其涉及一種n面gan/algan的結(jié)勢壘肖特基(junction?barrier?schottky，jbs)二極管及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、第三代半導(dǎo)體材料如gan，相比于si基材料，具有禁帶寬度大、臨界擊穿電場高、飽和速度大、導(dǎo)熱性好、耐高溫以及耐腐蝕等優(yōu)良的電學(xué)性能，因此第三代半導(dǎo)體材料gan適合應(yīng)用在高頻、大功率、強(qiáng)輻射等場合。近年來，得益于更低接觸電阻、更強(qiáng)的二維電子氣(two-dimensional?electron?gas，2deg)限域性、良好的柵控能力與高頻特性等優(yōu)秀特性，n面gan/algan異質(zhì)結(jié)器件快速發(fā)展，并得到了學(xué)界的廣泛研究。但是隨著對系統(tǒng)的功率處理能力、設(shè)備小型化的要求越來越高，以及使用場景多元化對電路系統(tǒng)的可靠性提出了更高的要求，業(yè)界對升n面gan/algan異質(zhì)結(jié)器件的耐壓及可靠性提出了更高的要求。

2、現(xiàn)有的n面gan/algan異質(zhì)結(jié)肖特基二極管，由于溝道層在上，金屬直接與溝道層接觸，且氮極性gan材料表面態(tài)導(dǎo)致肖特基勢壘降低，導(dǎo)致其肖特基反向漏電較大，器件耐壓較低。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例的目的是提供一種n面gan/algan的jbs二極管及其制備方法，解決了器件耐壓較低的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供如下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明第一方面提供一種n面gan/algan的jbs二極管，包括：由下到上依次設(shè)置的襯底層、非故意摻雜n面緩沖層、si摻雜n面algan勢壘層、非故意摻雜n面algan勢壘層和非故意摻雜n面gan溝道層；

4、n型注入隔離區(qū)，形成于非故意摻雜n面gan溝道層的兩側(cè)邊緣區(qū)域內(nèi)，n型注入隔離區(qū)依次貫穿非故意摻雜n面gan溝道層、非故意摻雜n面algan勢壘層、si摻雜n面algan勢壘層，到非故意摻雜n面緩沖層內(nèi)；

5、陰極，形成于非故意摻雜n面gan溝道層的兩側(cè)邊緣區(qū)域上；

6、鈍化層，形成于n型注入隔離區(qū)上、陰極的兩側(cè)壁上、陰極上表面的兩側(cè)邊緣區(qū)域上和部分非故意摻雜n面gan溝道層上；

7、陽極溝槽，形成于鈍化層的中間區(qū)域內(nèi)，陽極溝槽貫穿鈍化層到非故意摻雜n面gan溝道層的上表面，陽極溝槽的內(nèi)部和鈍化層上均設(shè)置有功能結(jié)構(gòu)層，功能結(jié)構(gòu)層包括陽極和p型島。

8、在本發(fā)明第二方面的一些變更實施方式中，陽極為第一陽極或第二陽極，p型島為第一p型島或第二p型島；

9、在p型島的材料為p型gan材料時，第一陽極設(shè)置在陽極溝槽內(nèi)和靠近陽極溝槽的鈍化層的邊緣區(qū)域上，第一p型島間隔排布在第一陽極內(nèi)，且兩側(cè)的部分第一p型島均與靠近陽極溝槽的部分鈍化層重疊，第一p型島的厚度低于鈍化層的厚度；

10、或者，在p型島的材料為p型nio、p型cu2o、p型bn中任一種材料時，第二陽極設(shè)置在陽極溝槽內(nèi)和靠近陽極溝槽的鈍化層的邊緣區(qū)域上，第二p型島間隔排布在第二陽極內(nèi)，兩側(cè)的第二p型島均與鈍化層的側(cè)壁相接觸，且排布在鈍化層邊緣區(qū)域上的第二陽極中，以及靠近第二陽極的部分鈍化層上，第二p型島的厚度高于鈍化層的厚度。

11、本發(fā)明第二方面提供一種n面gan/algan的jbs二極管的制備方法，包括：

12、對襯底層進(jìn)行清洗以及酸處理；

13、在酸處理后的襯底層上生長非故意摻雜n面緩沖層；

14、在非故意摻雜n面緩沖層上生長si摻雜n面algan勢壘層；

15、在si摻雜n面algan勢壘層上生長非故意摻雜n面algan勢壘層；

16、在非故意摻雜n面algan勢壘層上生長非故意摻雜n面gan溝道層；

17、在非故意摻雜n面gan溝道層上生長目標(biāo)結(jié)構(gòu)，且兩側(cè)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的從非故意摻雜n面gan溝道層的兩側(cè)邊緣區(qū)域向下延伸，并依次貫穿非故意摻雜n面gan溝道層、非故意摻雜n面algan勢壘層、si摻雜n面algan勢壘層，到非故意摻雜n面緩沖層內(nèi)，目標(biāo)結(jié)構(gòu)包括n型注入隔離區(qū)、陰極、鈍化層、陽極溝槽、陽極和p型島。

18、在本發(fā)明第二方面的一些變更實施方式中，陽極為第一陽極或第二陽極，p型島為第一p型島或第二p型島；

19、在非故意摻雜n面gan溝道層上生長目標(biāo)結(jié)構(gòu)，且兩側(cè)的目標(biāo)結(jié)構(gòu)的從非故意摻雜n面gan溝道層的兩側(cè)邊緣區(qū)域向下延伸，并依次貫穿非故意摻雜n面gan溝道層、非故意摻雜n面algan勢壘層、si摻雜n面algan勢壘層，到非故意摻雜n面緩沖層內(nèi)，包括：

20、在p型島的材料為p型gan材料時，在非故意摻雜n面gan溝道層上生長mg摻雜n面p型gan層，并對生長mg摻雜n面p型gan層后的器件進(jìn)行清洗；

21、對清洗后的器件中mg摻雜n面p型gan層進(jìn)行刻蝕，刻蝕掉清洗后的器件中mg摻雜n面p型gan層的除中間區(qū)域外的區(qū)域，并對中間區(qū)域進(jìn)行等間隔刻蝕，以形成間隔排布的第一p型島；

22、在非故意摻雜n面gan溝道層的兩側(cè)邊緣區(qū)域，蒸鍍陰極歐姆金屬，以形成陰極，并進(jìn)行退火處理；

23、通過離子注入的方式，在非故意摻雜n面gan溝道層、非故意摻雜n面algan勢壘層、si摻雜n面algan勢壘層和非故意摻雜n面緩沖層的兩側(cè)邊緣區(qū)域內(nèi)，生成n型注入隔離區(qū)；

24、在生成n型注入隔離區(qū)的器件上，生長鈍化層，并刻蝕掉陰極的中間區(qū)域上的鈍化層，鈍化層的厚度高于第一p型島的厚度；

25、刻蝕掉除兩側(cè)第一p型島外的p型島上的鈍化層，以及間隔排布的第一p型島之間的鈍化層，并刻蝕掉兩側(cè)第一p型島上遠(yuǎn)離陰極一側(cè)的部分鈍化層，以形成具有第一p型島的陽極溝槽；

26、在具有第一p型島的陽極溝槽中和鈍化層靠近第一p型島的一側(cè)邊緣區(qū)域，蒸鍍陽極金屬，以形成陽極；

27、或者，在p型島的材料為p型nio、p型cu2o、p型bn中任一種材料時，對生長非故意摻雜n面gan溝道層后的器件進(jìn)行清洗；

28、在清洗后的器件中非故意摻雜n面gan溝道層的兩側(cè)邊緣區(qū)域，蒸鍍陰極歐姆金屬，以形成陰極，并進(jìn)行退火處理；

29、通過離子注入的方式，在非故意摻雜n面gan溝道層、非故意摻雜n面algan勢壘層、si摻雜n面algan勢壘層和非故意摻雜n面緩沖層的兩側(cè)邊緣區(qū)域內(nèi)，生成n型注入隔離區(qū)；

30、在生成n型注入隔離區(qū)后的器件上生長鈍化層，并刻蝕掉陰極的中間區(qū)域上的鈍化層；

31、刻蝕掉鈍化層的中間區(qū)域，以形成陽極溝槽；

32、在陽極溝槽中生長p型nio材料、或p型cu2o材料、或p型bn材料，以生成間隔排布的第二p型島，兩側(cè)的第二p型島均與鈍化層的側(cè)壁相接觸，且排布在鈍化層靠近陽極溝槽一側(cè)的邊緣區(qū)域上，第二p型島的厚度高于鈍化層的厚度；

33、在具有第二p型島的陽極溝槽中和部分兩側(cè)的第二p型島靠近陽極溝槽的一側(cè)上，蒸發(fā)陽極金屬，以形成陽極。

34、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供的n面gan/algan的jbs二極管及其制備方法，n面gan/algan的jbs二極管包括由下到上依次設(shè)置的襯底層、非故意摻雜n面緩沖層、si摻雜n面algan勢壘層、非故意摻雜n面algan勢壘層和非故意摻雜n面gan溝道層；n型注入隔離區(qū)，形成于非故意摻雜n面gan溝道層的兩側(cè)邊緣區(qū)域內(nèi)，n型注入隔離區(qū)依次貫穿非故意摻雜n面gan溝道層、非故意摻雜n面algan勢壘層、si摻雜n面algan勢壘層，到非故意摻雜n面緩沖層內(nèi)；陰極，形成于非故意摻雜n面gan溝道層的兩側(cè)邊緣區(qū)域上；鈍化層，形成于n型注入隔離區(qū)上、陰極的兩側(cè)壁上、陰極上表面的兩側(cè)邊緣區(qū)域上和部分非故意摻雜n面gan溝道層上；陽極溝槽，形成于鈍化層的中間區(qū)域內(nèi)，陽極溝槽貫穿鈍化層到非故意摻雜n面gan溝道層的上表面，陽極溝槽的內(nèi)部和鈍化層上均設(shè)置有功能結(jié)構(gòu)層，功能結(jié)構(gòu)層包括陽極和p型島。這樣，在陽極區(qū)域引入p型島即p型jbs終端結(jié)構(gòu)，有效提升陽極等效肖特基勢壘高度，降低反向漏電，并通過調(diào)制邊緣電場，增強(qiáng)反向狀態(tài)下對溝道的耗盡能力，提升器件耐壓，顯著提升n面gan/algan的jbs二極管在大功率、高壓、高頻場景下的應(yīng)用能力。