GaN功率二极管的制作方法

本申请涉及半导体，具体涉及一种gan功率二极管。

背景技术：

1、氮化镓（gan）作为第三代宽禁带半导体材料的代表，因其具有高临界击穿电场、高电子饱和漂移速率以及优异的导热性能，已成为制备高压、高效、高频率功率器件的理想材料。与传统的硅（si）基功率器件相比，gan功率器件能够在更小的体积内实现更高的功率密度和更低的开关损耗，广泛应用于新能源汽车、工业电机驱动、通信电源等前沿领域。

2、在器件结构方面，垂直结构的pn结或pin结二极管是功率电子系统中的核心基础元件，承担着整流、续流和箝位等关键功能。为了充分发挥gan材料的性能优势，业界正致力于发展垂直型gan功率二极管。此类器件通常在外延生长的轻掺杂n型漂移区（i区）上形成重掺杂的p型区，以构成pin二极管的核心结构。

3、然而，目前的垂直gan pin二极管在追求高击穿电压时面临一个显著挑战，即在反向偏压下，电场的峰值会集中出现在p区与n型漂移区形成的pn结边缘。这种电场集中效应，极易导致该区域发生提前雪崩击穿，从而严重限制了器件理论击穿电压的实现，成为制约其性能进一步提升的瓶颈。

技术实现思路

1、本申请提供一种gan功率二极管，可以提高pn结边缘区域的击穿电压。

2、本申请提供一种gan功率二极管，包括：

3、阴极金属；

4、n型重掺杂gan衬底，与所述阴极金属形成欧姆接触；

5、n型轻掺杂gan外延层，形成于所述n型重掺杂gan衬底之上；

6、复合p区，形成于所述n型轻掺杂gan外延层之上，所述复合p区包括从左至右依次设置的第一p区、第二p区和第三p区，其中，所述第一p区和第三p区的掺杂浓度低于所述第二p区的掺杂浓度；

7、p型重掺杂gan接触层，形成于所述复合p区之上；

8、阳极金属，与所述p型重掺杂gan接触层形成欧姆接触。

9、在本申请实施例提供的gan功率二极管中，所述第一p区和第三p区的尺寸与掺杂浓度完全相同。

10、在本申请实施例提供的gan功率二极管中，所述第二p区的横向宽度大于所述第一p区和第三p区的横向宽度，构成所述复合p区的主体导电区域。

11、在本申请实施例提供的gan功率二极管中，所述第一p区、所述第二p区和所述第三p区的掺杂浓度均高于所述n型轻掺杂gan外延层的掺杂浓度，且均低于所述p型重掺杂gan接触层的掺杂浓度。

12、在本申请实施例提供的gan功率二极管中，还包括结终端扩展结构，所述结终端扩展结构包括位于所述阳极金属两侧的第一结终端离子注入区和第二结终端离子注入区。

13、在本申请实施例提供的gan功率二极管中，所述第一结终端离子注入区和第二结终端离子注入区的注入离子为氮离子。

14、在本申请实施例提供的gan功率二极管中，所述第一结终端离子注入区和第二结终端离子注入区的最大注入深度延伸至所述n型轻掺杂gan外延层与所述复合p区的界面处。

15、在本申请实施例提供的gan功率二极管中，还包括器件隔离结构，所述器件隔离结构包括位于所述第一结终端离子注入区远离阳极金属一侧的第一离子注入隔离区，以及位于所述第二结终端离子注入区远离阳极金属一侧的第二离子注入隔离区。

16、在本申请实施例提供的gan功率二极管中，所述第一离子注入隔离区和第二离子注入隔离区的注入离子为氮离子。

17、在本申请实施例提供的gan功率二极管中，所述p型重掺杂gan接触层、复合p区中的p型掺杂为mg掺杂；所述n型轻掺杂gan外延层、n型重掺杂gan衬底为si掺杂。

18、综上所述，本申请实施例提供的gan功率二极管，包括阴极金属、n型重掺杂gan衬底、n型轻掺杂gan外延层、复合p区、p型重掺杂gan接触层和阳极金属。其中，n型重掺杂gan衬底与所述阴极金属形成欧姆接触；n型轻掺杂gan外延层形成于所述n型重掺杂gan衬底之上；复合p区形成于所述n型轻掺杂gan外延层之上，所述复合p区包括从左至右依次设置的第一p区、第二p区和第三p区，其中，所述第一p区和第三p区的掺杂浓度低于所述第二p区的掺杂浓度；p型重掺杂gan接触层形成于所述复合p区之上；阳极金属与所述p型重掺杂gan接触层形成欧姆接触。本申请实施例通过采用由高掺杂的第二p区与低掺杂的第一p区、第三p区构成的复合p区，在几乎不牺牲器件导通电阻的前提下，有效优化了反向偏压时pn结边缘区域的电场分布，避免了电场集中导致的提前击穿，从而显著提升了pn结边缘区域的击穿电压。

1.一种gan功率二极管，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的gan功率二极管，其特征在于，所述第一p区和第三p区的尺寸与掺杂浓度完全相同。

3.如权利要求1所述的gan功率二极管，其特征在于，所述第二p区的横向宽度大于所述第一p区和第三p区的横向宽度，构成所述复合p区的主体导电区域。

4.如权利要求1所述的gan功率二极管，其特征在于，所述第一p区、所述第二p区和所述第三p区的掺杂浓度均高于所述n型轻掺杂gan外延层的掺杂浓度，且均低于所述p型重掺杂gan接触层的掺杂浓度。

5.如权利要求1所述的gan功率二极管，其特征在于，还包括结终端扩展结构，所述结终端扩展结构包括位于所述阳极金属两侧的第一结终端离子注入区和第二结终端离子注入区。

6.如权利要求5所述的gan功率二极管，其特征在于，所述第一结终端离子注入区和第二结终端离子注入区的注入离子为氮离子。

7.如权利要求5所述的gan功率二极管，其特征在于，所述第一结终端离子注入区和第二结终端离子注入区的最大注入深度延伸至所述n型轻掺杂gan外延层与所述复合p区的界面处。

8.如权利要求5所述的gan功率二极管，其特征在于，还包括器件隔离结构，所述器件隔离结构包括位于所述第一结终端离子注入区远离阳极金属一侧的第一离子注入隔离区，以及位于所述第二结终端离子注入区远离阳极金属一侧的第二离子注入隔离区。

9.如权利要求8所述的gan功率二极管，其特征在于，所述第一离子注入隔离区和第二离子注入隔离区的注入离子为氮离子。

10.如权利要求1所述的gan功率二极管，其特征在于，所述p型重掺杂gan接触层、复合p区中的p型掺杂为mg掺杂；所述n型轻掺杂gan外延层、n型重掺杂gan衬底为si掺杂。