堆叠状的III-V族半导体二极管制造技术

一种堆叠状的III

【技术实现步骤摘要】
堆叠状的III
‑
V族半导体二极管


[0001]本专利技术涉及一种堆叠状的III
‑
V族半导体二极管，其包括GaAs或由GaAs组成，且具有高n掺杂的阴极层、高p掺杂的阳极层和布置在阴极层和阳极层之间的漂移区。

技术介绍

[0002]由德国Ashkinazi的《GaAs Power Devices》，ISBN 965
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7094
‑
19
‑
4，第8页和第9页已知具有由砷化镓制成的p
+
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n
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n
+
结构的耐高压的半导体二极管。
[0003]其他堆叠状的III
‑
V族半导体二极管是从EP 3 321 971 B1中以及从EP 3 321 970 B1中已知的，其中，半导体二极管在漂移区和阴极或阳极之间具有附加的中间层。

技术实现思路

[0004]在此背景下，本专利技术的任务在于说明一种扩展现有技术的设备。
[0005]该任务通过根据本专利技术的堆叠状的III
‑
V族半导体二极管来解决。本专利技术的有利构型是优选的实施方式。
[0006]根据本专利技术的主题，提供一种包括GaAs或由GaAs组成的堆叠状的III
‑
V族半导体二极管，其具有高n掺杂的阴极层和高p掺杂的阳极层。
[0007]在阴极层与阳极层之间布置有漂移区，该漂移区具有最高为8
·
10r/>15
cm
‑3的掺杂剂浓度和至少为10μm的层厚。优选地，漂移区的总层厚为最大50μm或最大100μm。
[0008]阴极层具有第一区段和第二区段。
[0009]第一区段构造为具有在0.1μm至1μm之间或在0.1μm至2μm之间的层厚的δ层区段(Deltaschichtabschnitt)。
[0010]δ层区段具有至少1
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10
19
cm
‑3或至少2
·
10
19
cm
‑3的掺杂剂浓度。
[0011]可以理解，由GaAs组成或包括GaAs的半导体二极管的所有半导体层——即尤其是阴极层、阳极层和漂移区——分别由GaAs组成或至少包括GaAs。换句话说，III
‑
V族半导体二极管的每个半导体层至少具有元素Ga和As。
[0012]此外，可以理解，在漂移区内构造有pn结。
[0013]应当注意，半导体二极管的半导体层堆叠状地彼此上下地构造。优选地，半导体层具有相等的面。优选地，半导体层之一构造为衬底层或包括衬底层。在一种扩展方案中，与半导体层的布置在衬底层上的堆叠相比，衬底层具有更大的面。
[0014]优选地，衬底层包括在50μm与120μm之间或在50μm与250μm之间的厚度。在一种扩展方案中，在p掺杂的情况下，衬底层具有在1
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10
17
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‑3至2
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10
18
cm
‑3之间或者在1
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17
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‑3至8
·
10
18
cm
‑3之间的范围中的浓度。
[0015]半导体层优选地外延地彼此上下地产生。特别优选地，阴极层或阳极层由衬底层构造，在该衬底层上所有其他半导体层彼此相继地外延生长。替代地，层借助晶圆接合(Waferbond)来连接。
[0016]此外，可以理解，半导体二极管优选具有由其他材料制成的其他层，尤其是金属连
接接通层。
[0017]此外，应当注意，术语阳极与术语阳极层以及术语阴极与术语阴极层分别同义使用。
[0018]连接接通层例如完全或部分地由金属(例如金)或由金属合金组成，并且例如借助电子束蒸发(Elektronenstrahlverdampfung)或借助溅射(Sputtern)来产生。
[0019]与阴极层的以及阳极层的相应的其他部分相比，阴极层的以及阳极层的与连接接通层邻接的区域优选地具有更高的掺杂剂浓度，以便构造尽可能低阻性的电接通并且保持半导体二极管的串联电阻或功率损耗尽可能低。
[0020]至少在相对较低的厚度上，即优选小于1μm，可以在GaAs层或基于GaAs的层中制造非常高的掺杂，尤其是具有良好的层质量的至少1
·
10
19
cm
‑3的掺杂。对此，尤其用于阴极层的合适的掺杂剂例如是碲或硒。
[0021]相应地，阴极层的第二区段的层厚基本上取决于少数载流子、即空穴的寿命或渗透深度(Eindringtiefe)。通常，作为第二层的层厚，几百纳米至最大2μm足够。
[0022]换句话说，阴极层的第二区段的厚度优选地与少数载流子(即阴极中的空穴)的自由程(freie)一样厚。
[0023]此外，δ层区段形成少数载流子的准势垒并降低连接电阻。通过δ层区段尤其改善二极管的关断特性并且由此改善开关特性。
[0024]研究已经表明，由阴极层的薄但非常高掺杂的δ层区段和较低掺杂的第二区段的组合可以改善发射极效率、即阴极的效率。
[0025]结合低掺杂的漂移区可以制造如下二极管：该二极管具有超过1100V或者甚至超过1200V的特别高的阻断电压、小的导通电阻以及特别低的单位面积电容。
[0026]在一种实施方式中，阴极层具有第二层区段，该第二层区段具有比δ层区段的掺杂剂浓度更低的掺杂剂浓度，从而δ层区段在一定程度上通过δ掺杂峰值补充典型的阴极层。
[0027]优选地，δ层区段具有与第二金属连接接通部的材料锁合(stoffschl
ü
ssig)的连接部。换句话说，金属连接接通部布置在阴极层的上侧上。
[0028]在阳极层的下侧上是第一金属连接接通部。优选地，两个金属连接接通部在中心区域中或几乎完全或完全地覆盖阳极层和/或阴极层，以便实现低连接电阻。可以理解，即使在完全覆盖的情况下，四周的边缘区段也不是最金属化的，以便提高工艺可靠性。
[0029]在一种扩展方案中，与δ层区段相比，阴极层的第二层区段具有更低的掺杂剂浓度。优选地，与δ层区段相比，阴极层的第二层区段具有更大的层厚D
K2
。
[0030]优选地，阴极层的第二层区段具有从至少0.5μm至最大1.5μm或从至少0.5μm至最大2.5μm或从至少0.5μm至最大5μm的厚度。
[0031]应当注意，术语掺杂和术语掺杂剂浓度同义使用。此外，应当注意，在阴极层的δ层区段与第二区段之间的掺杂的变化优选地跳跃式地进行。换句话说，掺杂优选地在小于0.1μm或小于0.05μm的厚度范围内变化。
[0032]阴极层的第二层区段的掺杂剂浓度低于1
·
10
19
cm
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种堆叠状的III
‑
V族半导体二极管(10)，所述堆叠状的III
‑
V族半导体二极管包括GaAs或由GaAs组成，所述堆叠状的III
‑
V族半导体二极管具有高n掺杂的阴极层(16)，高p掺杂的阳极层(12)，和漂移区(14)，所述漂移区布置在所述阴极层(16)与所述阳极层(12)之间，并且所述漂移区具有最高8
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10
15
cm
‑3的掺杂剂浓度和至少10μm且最大80μm或最大100μm的层厚(D
D
)，其特征在于，所述阴极层(16)具有第一区段(16.1)和第二区段(16.2)，并且所述第一区段构造为如下的δ层区段：所述δ层区段具有在0.1μm至1μm之间或0.1μm至2μm的层厚(D
K1
)，并且所述第一区段具有至少1
·
10
19
cm
‑3或至少2
·
10
19
cm
‑3的掺杂剂浓度。2.根据权利要求1所述的堆叠状的III
‑
V族半导体二极管(10)，其特征在于，所述δ层区段(16.1)与金属阴极接通层(M1)材料锁合地邻接。3.根据权利要求1或2所述的堆叠状的III
‑
V族半导体二极管(10)，其特征在于，与所述δ层区段相比，所述阴极层(16)的第二区段(16.2)具有更低的掺杂剂浓度。4.根据前述权利要求中任一项所述的堆叠状的III
‑
V族半导体二极管(10)，其特征在于，所述阴极层(16)的第二区段(16.2)具有小于1
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‑3并且高于1
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10
18
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‑3或高于2
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cm
‑3或高于5
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10
18
cm
‑3的掺杂剂浓度。5.根据前述权利要求中任一项所述的堆叠状的III
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V族半导体二极管(10)，其特征在于，所述阴极层(16)的第二区段(16.2)具有在0.5μm至1.5μm之间或在0.5μm至2.5μm之间或在0.5μm至5μm之间的层厚(D
K2
)。6.根据前述权利要求中任一项所述的堆叠状的III
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V族半导体二极管(10)，其特征在于，所述阴极层(16)具有过渡层区段(16...

【专利技术属性】
技术研发人员：V，
申请(专利权)人：阿聚尔斯佩西太阳能有限责任公司，
类型：发明
国别省市：