[發明專利]一種肖特基二極管及其測試方法

在審

• 申請號: 201310636409.8
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN104681636A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 劉磊;張敏;田飛飛;鄭樹楠;張志強;王海;周桃飛;弓曉晶;王建峰;徐科
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州納米技術與納米仿生研究所
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L21/66
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司 44304
• 代理人: 楊林;李友佳

技術領域

本發明涉及一種半導體器件，尤其涉及一種肖特基二極管及其測試方法。

背景技術

相比于GaAs等傳統化合物半導體材料（位錯密度約10⁴/cm²），GaN材料內部存在著大量位錯，利用金屬有機化合物化學氣相沉淀（Metal-organic?Chemical?Vapor?DePosition，MOCVD）的方法在藍寶石等異質襯底上外延生長得到的GaN薄膜，位錯密度約10⁸～10⁹/cm²，利用氫化物氣相外延（Hydride?Vapor?Phase?Epitaxy,HVPE）的方法生長得到的GaN厚膜材料，位錯密度大幅下降，但仍然高達10⁶/cm²，位錯的存在會顯著影響基于GaN材料制備出來的肖特基二極管的性能，為了能進一步提高GaN肖特基二極管的性能，需要了解器件內部的位錯分布，并對其進行深入研究。

通過陰極熒光譜（Cathodoluminescence，CL）的方法可以很方便地觀測到GaN材料內部的位錯分布，但使用傳統的方法制備GaN肖特基二極管的肖特基電極部分時，通常都會淀積比較厚的金屬層，由于電子束無法穿透很厚的金屬層，即使能夠穿透打到樣品上，樣品所發出的陰極熒光也無法透過該金屬電極層發射出來，因此這樣制成器件后就無法利用CL譜來觀測器件內部的位錯分布了；而如果先觀測GaN材料的位錯分布，再在其上制備肖特基電極時，又無法確保淀積的金屬層正好覆蓋在觀測過的區域上。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供了一種肖特基二極管，該肖特基二極管既可以進行常規測試分析如電流電壓曲線（IV）測量，又能夠利用CL譜確定器件內部的位錯數目及分布位置，方便深入研究位錯對器件性能的影響。

為實現上述發明目的，本發明采用了如下技術方案：

一種肖特基二極管，包括：

GaN層；

位于GaN層上的絕緣層，所述絕緣層具有一開口部，形成肖特基接觸區域；

第一電極，形成于所述肖特基接觸區域內，與所述GaN層接觸，并且，所述第一電極至少部分覆蓋于所述絕緣層的上部；

第二電極，與所述第一電極連接，位于所述第一電極覆蓋所述絕緣層的部分之上；

其中，所述第一電極的厚度小于所述第二電極的厚度。

優選地，所述第一電極的厚度為5～30nm；所述第二電極的厚度為200～1000nm。

優選地，所述肖特基二極管還包括與所述GaN層連接的歐姆電極層，所述歐姆電極層的厚度總為100～1000nm。

優選地，所述歐姆電極層為單層的Ti材料層。

優選地，所述歐姆電極層為多層疊層設置的金屬材料層，所述金屬材料包括Ti、Al、Ni和Au；所述多層金屬材料層中至少包含一Ti材料層，所述Ti材料層與所述GaN層連接。

優選地，所述絕緣層呈環狀，其中心為所述開口部；所述開口部的側壁具有一傾斜角度，傾斜角度的范圍是1～80°，從俯視的角度中所述開口部呈上大下小的結構。

優選地，所述GaN層為GaN自支撐材料。

優選地，所述絕緣層的材料為SiO₂、Si₃N₄或Al₂O₃，其厚度為100～1000nm。

優選地，所述第一電極的材料為Ni、Pt或Au，所述第二電極的材料為Ti、Au、Al或Cu；所述第一電極和第二電極為單層金屬材料層或多層金屬材料層。

本發明的另一方面是提供了一種肖特基二極管的測試方法，包括步驟：

（a）、首先提供如上所述的肖特基二極管；

（b）、在所述第一電極位于所述肖特基接觸區域的部分采用陰極熒光譜來觀測所述肖特基二極管內部的位錯數目及分布。

優選地，該測試方法還包括步驟：在所述第二電極上施加電壓或電流以測試所述肖特基二極管的I-V特性。