一种雪崩二极管结构及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115911135A(43)申请公布日2023.04.04(21)申请号202211326636.6H01L29/20(2006.01)(22)申请日2022.10.27H01L29/16(2006.01)H01L21/329(2006.01)(71)申请人中国振华集团永光电子有限公司（国营第八七三厂）地址550018贵州省贵阳市乌当区新添大道北段270号(72)发明人姚秋原袁强刘世林贺晓金陆超王博张思文杨春梅夏静(74)专利代理机构贵州派腾知识产权代理有限公司52114专利代理师汪劲松(51)Int.Cl.H01L29/861(2006.01)H01L29/267(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称一种雪崩二极管结构及其制备方法(57)摘要本发明提供的一种雪崩二极管结构及其制备方法，包括依次堆叠的阳极、衬底、漂移区、N型区；所述N型区的中部制作有P+区，N型区的两端及P+区的边缘通过氧化硅覆盖，P+区的中部被阴极覆盖，氧化硅的的顶端及阴极的两端被氮化硅覆盖。本发明通过在漂移区内形成了Si‑GaAs异质结，由于GaAs相对于Si具有更高的电子迁移率，因此多数载流子也移动的比硅中更快，并且GaAs也有减小寄生电容和信号损耗的特性，从而有效提升了输出功率和频率；在低频大功率模式下，因雪崩击穿造成的净电荷起伏可以使输出脉冲具有更高的振幅，从而输出功率也可以达到更高。CN115911135ACN115911135A权利要求书1/1页1.一种雪崩二极管结构，包括依次堆叠的阳极(8)、衬底(7)、漂移区(6)、N型区(5)，其特征在于：所述N型区(5)的中部制作有P+区(4)，N型区(5)的两端及P+区(4)的边缘通过氧化硅(2)覆盖，P+区(4)的中部被阴极(1)覆盖，氧化硅(2)的的顶端及阴极(1)的两端被氮化硅(3)覆盖。2.如权利要求1所述的雪崩二极管结构，其特征在于：所述漂移区(6)的厚度为30‑35μm。3.如权利要求1所述的雪崩二极管结构，其特征在于：所述N型区(5)的厚度为10‑12μm。4.如权利要求1所述的雪崩二极管结构，其特征在于：所述阳极(8)从内向外依次为钛层、镍层、银层。5.一种雪崩二极管结构的制备方法，其特征在于：1)制作衬底(7)，在衬底(7)正面生长依次生长漂移区(6)和N型区(5)；2)进行热氧化生长场氧化层，然后对N型区(5)中部进行光刻，光刻出P+区注入窗口；3)进行P+区硼离子注入，然后进行P+区退火形成P+区(4)；4)进行氧化硅和BPSG淀积，然后进行高温回流形成氧化硅(2)，光刻P+区(4)上方的氧化硅(2)得到金属注入窗口；5)进行正面金属Al蒸发，后进行金属铝光刻和合金得到阴极(1)；6)进行淀积氮化硅，后进行PAD区光刻形成氮化硅(3)；7)将衬底(7)背面减薄，然后后依次在背面蒸发钛、镍、银形成阳极(8)。6.如权利要求5所述的雪崩二极管结构的制备方法，其特征在于：所述衬底(7)采用<100>晶向的N型抛光片材料，采用LPE工艺生长GaAs漂移区(6)，采用MBE生长低掺杂的N区(5)，然后低温退火消除晶格缺陷并形成具有Si‑GaAs异质结的漂移区(6)，漂移区(6)的宽度为30‑35um，N型区(5)的宽度为10‑12um。7.如权利要求5所述的雪崩二极管结构的制备方法，其特征在于：所述场氧化层生长温度为1050℃，生长时间为220‑280min，采用干氧氧化和湿氧氧化结合的方法，干氧时间为200‑230min，湿氧为20‑50min，最后的氧化硅厚度为9500‑10000A。8.如权利要求5所述的雪崩二极管结构的制备方法，其特征在于：所述硼离子剂量为3e15‑4e15cm‑2，注入能量为50‑100KeV，注入角度为7°。9.如权利要求5所述的雪崩二极管结构的制备方法，其特征在于：所述N型区(5)的掺杂浓度为1E17‑1E18cm‑3，P+区(4)的掺杂浓度为1E20‑1E21cm‑3，衬底(7)的掺杂浓度为1E20‑1E21cm‑3。10.如权利要求5所述的雪崩二极管结构的制备方法，其特征在于：所述漂移区(6)的本征载流子浓度和6长度的乘积为1012cm‑2，漂移区(6)的长度大于介电驰豫时间与载流子平均漂移速度的乘积。2CN115911135A说明书1/5页一种雪崩二极管结构及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种雪崩二极管结构及其制备方法。背景技术[0002]现有的雪崩二极管均是以硅为衬底，依次在硅衬底上生长轻掺杂的N型漂移区、中度掺杂的N型区、重掺杂的N型区、重掺杂的P型区，当雪崩二极管外迭加一个可交变电压时，利用雪崩击穿对晶体注入载流子，因载流子渡越漂移区需要一定时间，那