KR101339762B1 - Gan semiconductor diode - Google Patents

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한철구
노정현
이준호
하민우
이정호
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전자부품연구원
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Abstract

A nitride semiconductor diode is disclosed. The nitride semiconductor diode according to one embodiment of the present invention includes: a nitride semiconductor substrate; and anode and cathode electrodes which are separately arranged on the nitride semiconductor substrate. The nitride semiconductor diode more includes a first nitride semiconductor layer formed between the nitride semiconductor substrate and the cathode electrode and doped in an n-type. The first nitride semiconductor layer includes an extended part which is formed by being extended in the anode electrode direction.

Description

질화물 반도체 다이오드{GaN SEMICONDUCTOR DIODE}Nitride Semiconductor Diodes {GaN SEMICONDUCTOR DIODE}

본 발명은 반도체 다이오드에 관한 것으로, 보다 상세하게는 항복전압 특성을 향상시킨 질화물 반도체 다이오드에 관한 것이다.The present invention relates to a semiconductor diode, and more particularly to a nitride semiconductor diode with improved breakdown voltage characteristics.

와이드 밴드-갭 특성을 가진 질화갈륨(GaN) 물질은 우수한 순방향 특성, 높은 항복전압, 낮은 진성캐리어 밀도 등 전력용 스위치 분야에 적합한 특성을 가지고 있으므로 전력 반도체 분야에서 많은 활용이 되고 있는 실정이다. Gallium nitride (GaN) materials having wide band-gap characteristics have been widely used in power semiconductors because they have characteristics suitable for power switches such as excellent forward characteristics, high breakdown voltages, and low intrinsic carrier density.

이러한 질화갈륨(GaN)을 이용한 질화물 반도체 다이오드에 있어서, 역방향 누설전류 특성은 소자의 전력소모를 증가시키고 항복전압을 감소시키는 요인으로 작용한다. In the nitride semiconductor diode using gallium nitride (GaN), the reverse leakage current characteristic increases the power consumption of the device and reduces the breakdown voltage.

구체적으로, 소자의 역방향 동작시에는 쇼트키 접합 모서리에 전계가 집중되는 바, 쇼트키 접합 모서리에서의 전계집중을 완화시키는 경우에는 누설전류가 감소하고 항복전압(breakdown voltage)은 증가하게 된다. Specifically, when the device operates in the reverse direction, the electric field is concentrated at the Schottky junction edge, and when the field concentration at the Schottky junction edge is alleviated, the leakage current decreases and the breakdown voltage increases.

GaN 반도체 소자의 누설전류를 억제하기 위한 방법은 다양하게 제시된 바 있으며, 예를 들면 필드 플레이트(field plates) 구조를 만들어 공핍층을 확장시킴으로써 전계집중을 완화시키는 방법이 있다. Various methods for suppressing leakage current of a GaN semiconductor device have been proposed. For example, there is a method of mitigating electric field concentration by expanding a depletion layer by making a field plate structure.

한편, 온-저항은 소자가 on 상태에 있을 때에 양 전극 사이에 걸리는 전체 저항을 의미하는 것으로 소자의 최대 정격 전류 및 손실을 결정하는 인자이다. On-resistance, on the other hand, means the total resistance across both electrodes when the device is in the on state and is a factor that determines the maximum rated current and loss of the device.

그런데, 온-저항은 항복전압 특성과 트레이드-오프(trade-off) 관계가 있다. 즉, 항복 전압이 증가할수록 온-저항 역시 증가하게 된다. 소자의 특성 향상을 위해서는 소비 전력 최소화를 위하여 온-저항을 가능한 낮게 만들어야 하고, 항복전압은 일정 수준 이상으로 보증되어야 하는데, 온-저항과 항복전압이 트레이드-오프 관계에 있으므로 양 특성을 동시에 향상시키는 방안이 모색되는 바이다. However, the on-resistance has a trade-off relationship with the breakdown voltage characteristic. In other words, as the breakdown voltage increases, the on-resistance also increases. In order to improve the characteristics of the device, the on-resistance should be made as low as possible to minimize the power consumption, and the breakdown voltage should be guaranteed to a certain level or more. Since the on-resistance and the breakdown voltage are in a trade-off relationship, The way is to be found.

본 발명의 실시예들은 쇼트키 접합 모서리에서의 전계집중을 완화시켜 누설전류를 감소시키고, 온-저항 및 항복전압 특성을 향상시킨 질화물 반도체 다이오드를 제공하고자 한다.Embodiments of the present invention are to provide a nitride semiconductor diode to reduce the leakage current by reducing the field concentration at the Schottky junction edge, and to improve the on-resistance and breakdown voltage characteristics.

본 발명의 일 측면에 따르면, 질화물 반도체 기판과, 상기 질화물 반도체 기판 위에 서로 이격 배치된 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함하는 질화물 반도체 다이오드에 있어서, 상기 질화물 반도체 기판 및 캐소드 전극 사이에 형성되고 n형으로 도핑된 제1 질화물 반도체층을 더 포함하고, 상기 제1 질화물 반도체층은 상기 애노드 전극 방향으로 연장되어 형성되는 연장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 다이오드가 제공될 수 있다. According to an aspect of the present invention, a nitride semiconductor diode comprising a nitride semiconductor substrate and an anode electrode and a cathode electrode disposed spaced apart from each other on the nitride semiconductor substrate, formed between the nitride semiconductor substrate and the cathode electrode and formed in an n-type A nitride semiconductor diode may be further provided, further comprising a doped first nitride semiconductor layer, wherein the first nitride semiconductor layer includes an extension part formed extending in the anode electrode direction.

또한, 상기 제1 질화물 반도체층 상부에 형성되고 p형으로 도핑된 제2 질화물 반도체층을 더 포함하고, 상기 제1 질화물 반도체층의 상부 일측에는 상기 캐소드 전극이 배치되고, 타측에는 상기 제2 질화물 반도체층이 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다. The semiconductor device may further include a second nitride semiconductor layer formed on the first nitride semiconductor layer and doped with a p-type. The cathode may be disposed on an upper side of the first nitride semiconductor layer and the second nitride on the other side. The semiconductor layer may be disposed.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 질화물 반도체 기판과, 상기 질화물 반도체 기판 위에 서로 이격 배치된 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함하는 질화물 반도체 다이오드에 있어서, 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 형성되는 반도체 이중층을 더 포함하고, 상기 반도체 이중층은 n형으로 도핑된 제1 질화물 반도체층; 및 상기 제1 질화물 반도체층 상부에 형성되고 p형으로 도핑된 제2 질화물 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 다이오드가 제공될 수 있다. According to another aspect of the invention, in the nitride semiconductor diode comprising a nitride semiconductor substrate and an anode electrode and a cathode electrode disposed spaced apart from each other on the nitride semiconductor substrate, further comprising a semiconductor double layer formed between the anode electrode and the cathode electrode Wherein the semiconductor bilayer comprises a first nitride semiconductor layer doped with n-type; And a second nitride semiconductor layer formed on the first nitride semiconductor layer and doped with a p-type.

이 때, 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극은 Ti, Al, Ni 및 Au로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 할 수 있다. In this case, the anode electrode and the cathode electrode may be characterized in that at least one selected from the group consisting of Ti, Al, Ni and Au.

또한, 상기 질화물 반도체 기판 및 상기 애노드 전극은 쇼트키 컨택으로 접속되고, 상기 질화물 반도체 기판 및 상기 캐소드 전극은 오믹 컨택으로 접속되는 것을 특징으로 할 수 있다. The nitride semiconductor substrate and the anode electrode may be connected to a schottky contact, and the nitride semiconductor substrate and the cathode electrode may be connected to an ohmic contact.

또한, 상기 질화물 반도체 기판보다 상기 제1 질화물 반도체층의 도핑 농도가 더 높은 것을 특징으로 할 수 있다. In addition, the dopant concentration of the first nitride semiconductor layer may be higher than that of the nitride semiconductor substrate.

또한, 상기 질화물 반도체 기판, 제1 질화물 반도체층 및 제2 질화물 반도체층은 GaN, AlxGa1 - xN(0≤x≤1) 또는 InyGa1 - yN(0≤y≤1)인 것을 특징으로 할 수 있다.In addition, the nitride semiconductor substrate, the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer may include GaN, Al x Ga 1 - x N (0 ≦ x ≦ 1) or In y Ga 1 - y N (0 ≦ y ≦ 1). It can be characterized by.

본 발명의 실시예들은 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 반도체 이중층을 형성함으로써, 역방향 바이어스에서는 전계분산 효과를 증가시켜 항복전압을 향상시키고 순방향 바이어스에서는 온-저항을 감소시킬 수 있다.Embodiments of the present invention can form a semiconductor double layer between the anode electrode and the cathode electrode, thereby increasing the field dispersion effect in the reverse bias to improve the breakdown voltage and to reduce the on-resistance in the forward bias.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 다이오드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에서 제2 질화물 반도체층을 추가하여 도시한 도면이다.
도 3은 도 2의 제2 질화물 반도체층의 다른 형태를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 다이오드를 개략적으로 도시한 도면이다.1 is a view schematically showing a nitride semiconductor diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view illustrating an additional second nitride semiconductor layer in FIG. 1.
FIG. 3 is a diagram illustrating another embodiment of the second nitride semiconductor layer of FIG. 2.
4 is a view schematically showing a nitride semiconductor diode according to another embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들에 대하여 구체적으로 설명하도록 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 명세서에 있어서 "상부", "상에" 또는 "위에"라는 표현은 첨부된 도면을 기준으로 상대적인 위치 개념을 언급하기 위한 것이고, 상기 표현들은 언급된 층에 다른 구성요소 또는 층이 직접적으로 존재하는 경우뿐만 아니라, 그 사이에 다른 층 또는 구성요소가 개재되거나 존재할 수 있으며, 또한 언급된 층과의 관계에서 상부에 존재하기는 하지만 언급된 층의 표면(특히, 입체적 형상을 갖는 표면)을 완전히 덮지 않은 경우도 포함할 수 있음을 밝혀둔다. 마찬가지로 "하부", "하측에" 또는 "아래에"라는 표현 역시 특정 층(구성요소)과 다른 층(구성요소) 사이의 위치에 대한 상대적 개념으로 이해될 수 있을 것이다.The terms "upper "," on ", or "on" in this specification are intended to refer to a relative positional concept based on the attached drawings, wherein the expressions refer to the presence of other elements or layers directly As well as other layers or components therebetween may be interposed or present and the surface of the layer referred to above (particularly the surface having a three-dimensional shape) may be completely It should be noted that it is possible to include not covering. Likewise, the expression "lower," " under, "or" under "may also be understood as a relative concept of the position between a particular layer (component)

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 질화물 반도체 다이오드(100)를 개략적으로 도시한 도면이다. 1 is a view schematically showing a nitride semiconductor diode 100 according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 질화물 반도체 다이오드(100)는 질화물 반도체 기판(110)과, 질화물 반도체 기판(110) 위에 배치되는 애노드 전극(120) 및 캐소드 전극(130)과, 질화물 반도체 기판(110) 및 애노드 전극(120) 사이에 형성되는 제1 질화물 반도체층(140)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the nitride semiconductor diode 100 includes a nitride semiconductor substrate 110, an anode electrode 120 and a cathode electrode 130 disposed on the nitride semiconductor substrate 110, a nitride semiconductor substrate 110, and The first nitride semiconductor layer 140 is formed between the anode electrode 120.

질화물 반도체 기판(110) 위에는 애노드 전극(120)과 캐소드 전극(130)이 서로 이격되어 배치된다. 예를 들어, 도 1에서와 같이 질화물 반도체 기판(110) 상부의 우측에는 애노드 전극(120)이 배치되고, 질화물 반도체 기판(110) 상부의 좌측에는 캐소드 전극(130)이 배치될 수 있다. The anode electrode 120 and the cathode electrode 130 are spaced apart from each other on the nitride semiconductor substrate 110. For example, as shown in FIG. 1, an anode electrode 120 may be disposed on the right side of the nitride semiconductor substrate 110 and a cathode electrode 130 may be disposed on the left side of the nitride semiconductor substrate 110.

질화물 반도체 기판(110)은 질화갈륨(GaN), AlxGa1 - xN(0≤x≤1) 또는 InyGa1 -yN(0≤y≤1)으로 형성될 수 있으며, 그 두께는 특정 두께로 한정되지 않는다. 다만, 설명의 편의를 위하여 이하에서는 질화물 반도체 기판(110)이 GaN인 경우를 중심으로 설명하도록 한다. 이 때, 질화물 반도체 기판(GaN)은 언도프트 질화갈륨막(undoped gallium nitride film)이거나 n형 질화갈륨막(n-type gallium nitride film)일 수 있다. 한편, 이와 같은 질화물 반도체 기판(110)은 실리콘, 사파이어, 실리콘 카바이드, 질화갈륨 등의 기판 상에서 에피탁시(epitaxy) 성장함으로써 형성될 수 있다.The nitride semiconductor substrate 110 may be formed of gallium nitride (GaN), Al x Ga 1 - x N (0 ≦ x ≦ 1), or In y Ga 1- y N (0 ≦ y ≦ 1). Is not limited to a specific thickness. However, for convenience of description, the following description will focus on the case where the nitride semiconductor substrate 110 is GaN. In this case, the nitride semiconductor substrate GaN may be an undoped gallium nitride film or an n-type gallium nitride film. Meanwhile, the nitride semiconductor substrate 110 may be formed by epitaxial growth on a substrate such as silicon, sapphire, silicon carbide, gallium nitride, or the like.

애노드 전극(120) 및 캐소드 전극(130)은 Ti, Al, Ni 및 Au로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택될 수 있다. 경우에 따라 애노드 전극(120) 및 캐소드 전극(130)은 상기 열거된 금속들 중 2 이상이 적층된 형태를 가질 수도 있다. 다만, 설명의 편의를 위해서 본 명세서에서는 애노드 전극(120)이 Ni로 형성되고, 캐소드 전극(130)이 Ti로 형성된 경우를 중심으로 설명하도록 한다. The anode electrode 120 and the cathode electrode 130 may be at least one selected from the group consisting of Ti, Al, Ni, and Au. In some cases, the anode electrode 120 and the cathode electrode 130 may have a form in which two or more of the metals listed above are stacked. However, for convenience of description, in the present specification, the anode electrode 120 is formed of Ni and the cathode electrode 130 is formed of Ti.

또한, 질화물 반도체 기판(110)과 애노드 전극(120)은 쇼트키 컨택(schottky contact)으로 접속되고, 질화물 반도체 기판(110)과 캐소드 전극(120)은 오믹 컨택(ohmic contact)으로 접속될 수 있다. In addition, the nitride semiconductor substrate 110 and the anode electrode 120 may be connected by a schottky contact, and the nitride semiconductor substrate 110 and the cathode electrode 120 may be connected by an ohmic contact. .

제1 질화물 반도체층(140)은 질화물 반도체 기판(110) 및 캐소드 전극(130) 사이에 형성된다. 이 때, 제1 질화물 반도체층(140)은 애노드 전극(120) 방향으로 연장되어 형성되는 연장부(140a)를 포함한다. 도 1을 참조하여 예시하면, 도 1에 표기된 a 영역 및 b 영역에 대하여 형성된 제1 질화물 반도체층(140)에서 상기 b 영역이 연장부(140a)에 해당하게 된다. The first nitride semiconductor layer 140 is formed between the nitride semiconductor substrate 110 and the cathode electrode 130. In this case, the first nitride semiconductor layer 140 includes an extension part 140a which is formed to extend in the direction of the anode electrode 120. Referring to FIG. 1, in the first nitride semiconductor layer 140 formed for regions a and b shown in FIG. 1, the region b corresponds to the extension 140a.

제1 질화물 반도체층(140)은 질화갈륨(GaN), AlxGa1 - xN(0≤x≤1) 또는 InyGa1 -yN(0≤y≤1)으로 형성될 수 있으며, n형으로 도핑될 수 있다(n-doping). 이 때, 제1 질화물 반도체층(140)은 질화물 반도체 기판(110)의 도핑 농도보다 높은 농도로 도핑될 수 있다. 이 경우에는 질화물 반도체 기판(110)이 n-형이 되고, 제1 질화물 반도체층(140)이 n+형이 된다. 질화물 반도체 기판(110) 및 제1 질화물 반도체층(140)이 질화갈륨으로 형성되는 경우에, 전자는 n- GaN이 되고 후자는 n+ GaN이 된다. 한편, 제1 질화물 반도체층(140)의 두께는 특정 두께로 한정되지 않는다. The first nitride semiconductor layer 140 may be formed of gallium nitride (GaN), Al x Ga 1 - x N (0 ≦ x ≦ 1) or In y Ga 1- y N (0 ≦ y ≦ 1). n-doping. In this case, the first nitride semiconductor layer 140 may be doped to a concentration higher than the doping concentration of the nitride semiconductor substrate 110. In this case, the nitride semiconductor substrate 110 is n − type and the first nitride semiconductor layer 140 is n + type. In the case where the nitride semiconductor substrate 110 and the first nitride semiconductor layer 140 are formed of gallium nitride, the former becomes n - GaN and the latter becomes n + GaN. Meanwhile, the thickness of the first nitride semiconductor layer 140 is not limited to a specific thickness.

상술한 것과 같이, 질화물 반도체 기판(110) 및 애노드 전극(120) 사이에 연장부(140a)를 포함하는 제1 질화물 반도체층(140)을 형성하는 경우에는, 질화물 반도체 다이오드(100)에 순방향 바이어스(forward bias)가 걸릴 때에 캐리어가 제1 질화물 반도체층(140)을 따라 흐를 수 있으므로 온-저항이 감소할 수 있다. As described above, when the first nitride semiconductor layer 140 including the extension 140a is formed between the nitride semiconductor substrate 110 and the anode electrode 120, the forward bias is applied to the nitride semiconductor diode 100. When a forward bias is applied, carriers may flow along the first nitride semiconductor layer 140, thereby reducing on-resistance.

도 2는 도 1에서 제2 질화물 반도체층(150)을 추가하여 도시한 도면이다. FIG. 2 is a view illustrating a second nitride semiconductor layer 150 in FIG. 1.

도 2를 참조하면, 질화물 반도체 다이오드(100)는 제2 질화물 반도체층(150)을 더 포함할 수 있다. Referring to FIG. 2, the nitride semiconductor diode 100 may further include a second nitride semiconductor layer 150.

제2 질화물 반도체층(150)은 제1 질화물 반도체층(140) 상부에 형성된다. 구체적으로는, 도 2에 도시된 바와 같이 제1 질화물 반도체층(140) 상부 일측에 형성될 수 있다. 이에 따라 제1 질화물 반도체층(140)의 상부 일측에는 제2 질화물 반도체층(150)이 형성되고, 제1 질화물 반도체층(140)의 상부 타측에는 캐소드 전극(130)이 형성될 수 있다(도 2를 기준으로 하면, 캐소드 전극(130)이 좌측에 형성되고 제2 질화물 반도체층(150)이 우측에 형성됨). The second nitride semiconductor layer 150 is formed on the first nitride semiconductor layer 140. Specifically, as shown in FIG. 2, the first nitride semiconductor layer 140 may be formed on one side. Accordingly, the second nitride semiconductor layer 150 may be formed on one side of the first nitride semiconductor layer 140, and the cathode electrode 130 may be formed on the other side of the first nitride semiconductor layer 140 (FIG. 2, the cathode electrode 130 is formed on the left side and the second nitride semiconductor layer 150 is formed on the right side).

제2 질화물 반도체층(150)이 제1 질화물 반도체층(140) 상부에 형성됨에 따라, 질화물 반도체 기판(110)의 상부에는 이중층 구조의 질화물 반도체층(140, 150)이 형성되게 된다. As the second nitride semiconductor layer 150 is formed on the first nitride semiconductor layer 140, the nitride semiconductor layers 140 and 150 having a double layer structure are formed on the nitride semiconductor substrate 110.

제2 질화물 반도체층(150)은 질화갈륨(GaN), AlxGa1 - xN(0≤x≤1) 또는 InyGa1 -yN(0≤y≤1)으로 형성될 수 있으며, p형으로 도핑될 수 있다(p-doping). 즉, 제1 질화물 반도체층(140) 및 제2 질화물 반도체층(150)이 GaN인 경우에, 질화물 반도체 기판(110)의 상부에는 n+ GaN과 p+ GaN이 이중층 구조로 형성될 수 있다. The second nitride semiconductor layer 150 may be formed of gallium nitride (GaN), Al x Ga 1 - x N (0 ≦ x ≦ 1) or In y Ga 1- y N (0 ≦ y ≦ 1). p-doping. That is, when the first nitride semiconductor layer 140 and the second nitride semiconductor layer 150 are GaN, n + GaN and p + GaN may be formed in a double layer structure on the nitride semiconductor substrate 110.

제2 질화물 반도체층(150)의 형성 크기는 한정되지 않는다. 관련하여, 도 3에서는 도 2의 제2 질화물 반도체층(150)의 다른 형태를 도시하였는데, 도 2에서보다 도 3에서의 제2 질화물 반도체층(150)의 너비가 넓도록 형성되어 있다(도 2와 도 3의 c 영역 비교). The formation size of the second nitride semiconductor layer 150 is not limited. 3 illustrates another form of the second nitride semiconductor layer 150 of FIG. 2, which is formed so that the width of the second nitride semiconductor layer 150 of FIG. 3 is wider than that of FIG. 2 (FIG. 2 and region c of FIG. 3).

또한, 제1 질화물 반도체층(140)과 제2 질화물 반도체층(150)의 도핑 정도를 일치시키기 위하여 제1 질화물 반도체층(140) 및 제2 질화물 반도체층(150)의 도핑 농도와 형성 두께를 조절할 수 있다. 상기 도핑 농도 및 형성 두께는 역방향 바이어스가 걸릴 때에 제1 질화물 반도체층(140)에 흐르는 전하가 최소화 될 수 있도록 설계되는 것으로, 다양한 도핑 농도 및 형성 두께가 적용되는 것이 가능하다. In addition, the doping concentration and the formation thickness of the first nitride semiconductor layer 140 and the second nitride semiconductor layer 150 are adjusted to match the doping degree of the first nitride semiconductor layer 140 and the second nitride semiconductor layer 150. I can regulate it. The doping concentration and the forming thickness are designed to minimize the electric charge flowing in the first nitride semiconductor layer 140 when the reverse bias is applied, and various doping concentrations and the forming thickness may be applied.

예를 들어, 제1 질화물 반도체층(140)의 도핑농도(doping concentration)를 2*1017 cm-3으로 하고, 두께를 50nm로 형성하는 경우에는, 제1 질화물 반도체층(140)의 도핑정도와 일치시키도록 제2 질화물 반도체층(150)의 도핑농도를 1*1018cm-3으로 하고, 두께를 100nm로 형성할 수 있다. For example, when the doping concentration of the first nitride semiconductor layer 140 is 2 * 10 17 cm -3 and the thickness is 50 nm, the degree of doping of the first nitride semiconductor layer 140 is achieved. The doping concentration of the second nitride semiconductor layer 150 may be set to 1 * 10 18 cm −3 and the thickness may be set to 100 nm so as to be equal to.

상술한 것과 같이 질화물 반도체 기판(110) 상부에 제1 질화물 반도체층(140) 및 제2 질화물 반도체층(150)의 이중층 구조를 형성하는 경우에는, 질화물 반도체 다이오드(100)에 역방향 바이어스(reverse bias)가 걸릴 때에 상기 이중층 구조의 공핍 영역(depletion region)이 점점 커지게 되어 질화물 반도체 기판(110) 내부로 확산되게 된다. 따라서, 쇼트키 접합 모서리에서의 전계분산 효과가 증대되어 상기 쇼트키 접합 모서리에서의 전계집중이 완화될 수 있다. 이는 누설전류의 감소 및 항복전압의 증가를 가져올 수 있다. As described above, when a double layer structure of the first nitride semiconductor layer 140 and the second nitride semiconductor layer 150 is formed on the nitride semiconductor substrate 110, a reverse bias is applied to the nitride semiconductor diode 100. The depletion region of the double layer structure is gradually increased when it is taken to diffuse into the nitride semiconductor substrate 110. Accordingly, the effect of electric field dispersion at the Schottky junction edge can be increased to alleviate the field concentration at the Schottky junction edge. This can lead to a decrease in leakage current and an increase in breakdown voltage.

또한, 연장부(140a)를 포함하는 제1 질화물 반도체층(140)의 존재로 인하여 순방향 바이어스가 걸릴 때에 캐리어가 제1 질화물 반도체층(140)을 따라 흐를 수 있어 온-저항이 감소될 수 있으므로, 질화물 반도체 다이오드(100)의 온-저항 및 항복전압 특성을 향상시킬 수 있다. In addition, since the carrier may flow along the first nitride semiconductor layer 140 when the forward bias is applied due to the presence of the first nitride semiconductor layer 140 including the extension 140a, the on-resistance may be reduced. In addition, the on-resistance and breakdown voltage characteristics of the nitride semiconductor diode 100 may be improved.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 다이오드(200)를 개략적으로 도시한 도면이다.4 is a view schematically showing a nitride semiconductor diode 200 according to another embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 질화물 반도체 다이오드(200)는 질화물 반도체 기판(210)과, 질화물 반도체 기판(210) 위에 배치되는 애노드 전극(220) 및 캐소드 전극(230)과, 애노드 전극(220) 및 캐소드 전극(230) 사이에 형성되는 반도체 이중층(240)을 포함한다. Referring to FIG. 4, the nitride semiconductor diode 200 includes a nitride semiconductor substrate 210, an anode electrode 220 and a cathode electrode 230 disposed on the nitride semiconductor substrate 210, an anode electrode 220, and a cathode. And a semiconductor bilayer 240 formed between the electrodes 230.

질화물 반도체 기판(210), 애노드 전극(220) 및 캐소드 전극(230)은 전술한 실시예에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 중복 설명은 생략하도록 한다. Since the nitride semiconductor substrate 210, the anode electrode 220, and the cathode electrode 230 are the same as or similar to those described in the above-described embodiment, redundant description thereof will be omitted.

반도체 이중층(240)은 애노드 전극(220) 및 캐소드 전극(230) 사이에 형성되는 것으로, 구체적으로는 도 4에 도시된 바와 같이 애노드 전극(220) 및 캐소드 전극(230) 사이의 중앙 부분에 형성될 수 있다. The semiconductor bilayer 240 is formed between the anode electrode 220 and the cathode electrode 230, and specifically, is formed in the center portion between the anode electrode 220 and the cathode electrode 230 as shown in FIG. 4. Can be.

반도체 이중층(240)은 제1 질화물 반도체층(241)과 제2 질화물 반도체층(242)이 적층된 구조로 형성될 수 있으며, 이 때 제1 질화물 반도체층(241) 및 제2 질화물 반도체층(242)은 전술한 실시예에서 설명한 것과 동일 또는 유사하므로 중복 설명은 생략하도록 한다. 즉, 본 발명의 다른 실시예에 따른 질화물 반도체 다이오드(200)는 전술한 실시예에서의 제1 질화물 반도체층(140)과는 달리 질화물 반도체 기판(210) 및 애노드 전극(220) 사이에 형성되지 않으며 연장부가 존재하지 않는다는 점에서 차이가 있다. The semiconductor bilayer 240 may have a structure in which the first nitride semiconductor layer 241 and the second nitride semiconductor layer 242 are stacked, wherein the first nitride semiconductor layer 241 and the second nitride semiconductor layer ( 242 is the same as or similar to that described in the above-described embodiment, and thus redundant description will be omitted. That is, the nitride semiconductor diode 200 according to another embodiment of the present invention is not formed between the nitride semiconductor substrate 210 and the anode electrode 220 unlike the first nitride semiconductor layer 140 in the above-described embodiment. And there is no extension.

이 경우에는, 순방향 바이어스가 걸릴 때에 캐리어가 제1 질화물 반도체층을 따라 흐를 수 없으므로 온-저항의 감소 효과는 떨어지지만, 반도체 이중층(240) 구조로 인하여 역방향 바이어스가 걸릴 때에는 공핍 영역의 확산으로 인하여 쇼트키 접합 모서리에서의 전계분산 효과가 증대될 수 있다. In this case, since the carrier cannot flow along the first nitride semiconductor layer when the forward bias is applied, the effect of reducing the on-resistance is reduced, but due to the diffusion of the depletion region when the reverse bias is applied due to the semiconductor double layer 240 structure. The field dispersion effect at the Schottky junction edge can be increased.

이상, 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, many modifications and changes may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.

100,200: 질화물 반도체 다이오드
110,210: 질화물 반도체 기판
120,220: 애노드 전극
130,230: 캐소드 전극
140: 제1 질화물 반도체층
150: 제2 질화물 반도체층
240: 반도체 이중층
241: 제1 질화물 반도체층
242: 제2 질화물 반도체층100,200: nitride semiconductor diode
110,210: nitride semiconductor substrate
120,220: anode electrode
130,230 cathode electrode
140: first nitride semiconductor layer
150: second nitride semiconductor layer
240: semiconductor double layer
241: first nitride semiconductor layer
242: second nitride semiconductor layer

Claims (7)

질화물 반도체 기판과, 상기 질화물 반도체 기판 위에 서로 이격 배치된 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함하는 질화물 반도체 다이오드에 있어서,
상기 질화물 반도체 기판 및 캐소드 전극 사이에 형성되고 n형으로 도핑된 제1 질화물 반도체층; 및
상기 제1 질화물 반도체층 상부에 형성되고 p형으로 도핑된 제2 질화물 반도체층을 더 포함하고,
상기 제1 질화물 반도체층은 상기 애노드 전극 방향으로 연장되어 형성되는 연장부를 포함하고,
상기 제1 질화물 반도체층의 상부 일측에는 상기 캐소드 전극이 배치되고, 타측에는 상기 제2 질화물 반도체층이 배치되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 다이오드.In a nitride semiconductor diode comprising a nitride semiconductor substrate and an anode electrode and a cathode electrode disposed spaced apart from each other on the nitride semiconductor substrate,
A first nitride semiconductor layer formed between the nitride semiconductor substrate and the cathode electrode and doped with n-type; And
Further comprising a second nitride semiconductor layer formed on the first nitride semiconductor layer and doped with a p-type,
The first nitride semiconductor layer includes an extension part formed extending in the anode electrode direction,
The nitride semiconductor diode of claim 1, wherein the cathode electrode is disposed on an upper side of the first nitride semiconductor layer, and the second nitride semiconductor layer is disposed on the other side of the first nitride semiconductor layer. 삭제delete 질화물 반도체 기판과, 상기 질화물 반도체 기판 위에 서로 이격 배치된 애노드 전극 및 캐소드 전극을 포함하는 질화물 반도체 다이오드에 있어서,
상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 형성되는 반도체 이중층을 더 포함하고,
상기 반도체 이중층은 n형으로 도핑된 제1 질화물 반도체층; 및
상기 제1 질화물 반도체층 상부에 형성되고 p형으로 도핑된 제2 질화물 반도체층을 포함하는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 다이오드.In a nitride semiconductor diode comprising a nitride semiconductor substrate and an anode electrode and a cathode electrode disposed spaced apart from each other on the nitride semiconductor substrate,
Further comprising a semiconductor double layer formed between the anode electrode and the cathode electrode,
The semiconductor bilayer comprises a first nitride semiconductor layer doped with n-type; And
And a second nitride semiconductor layer formed on the first nitride semiconductor layer and doped with a p-type. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 애노드 전극 및 캐소드 전극은 Ti, Al, Ni 및 Au로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 다이오드.The method according to claim 1 or 3,
The anode and cathode electrodes are nitride semiconductor diodes, characterized in that at least one selected from the group consisting of Ti, Al, Ni and Au. 청구항 4에 있어서,
상기 질화물 반도체 기판 및 상기 애노드 전극은 쇼트키 컨택으로 접속되고, 상기 질화물 반도체 기판 및 상기 캐소드 전극은 오믹 컨택으로 접속되는 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 다이오드.The method of claim 4,
And the nitride semiconductor substrate and the anode electrode are connected by a Schottky contact, and the nitride semiconductor substrate and the cathode electrode are connected by an ohmic contact. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 질화물 반도체 기판보다 상기 제1 질화물 반도체층의 도핑 농도가 더 높은 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 다이오드.The method according to claim 1 or 3,
The nitride semiconductor diode of claim 1, wherein a doping concentration of the first nitride semiconductor layer is higher than that of the nitride semiconductor substrate. 청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,
상기 질화물 반도체 기판, 제1 질화물 반도체층 및 제2 질화물 반도체층은 GaN, AlxGa1-xN(0≤x≤1) 또는 InyGa1-yN(0≤y≤1)인 것을 특징으로 하는 질화물 반도체 다이오드.The method according to claim 1 or 3,
The nitride semiconductor substrate, the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer are GaN, Al x Ga 1-x N (0≤x≤1) or In y Ga 1-y N (0≤y≤1) A nitride semiconductor diode characterized in that.
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