[發明專利]一種GaN基異質結肖特基二極管器件及其制作方法

在審

• 申請號: 201410323609.2
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104332504A
• 公開（公告）日: 2015-02-04
• 發明（設計）人: 劉揚;鐘健;姚堯
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/47;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 陳衛

1.一種GaN基異質結肖特基二極管器件，器件包括襯底及生長在襯底之上的外延層，其中，外延層由下往上包括應力緩沖層、GaN層以及異質結構勢壘層；其特征在于，設于外延層上的陽極區域刻蝕形成凹槽，凹槽由異質結構勢壘層刻蝕至GaN層內，凹槽與異質結構勢壘層的部分表面覆蓋蒸鍍低功函數金屬層，低功函數金屬層上方以及異質結構勢壘層的部分平面區域蒸鍍高功函數金屬層；高、低功函數金屬層兩者構成混合陽極；設于外延層上的陰極區域處蒸鍍歐姆金屬形成與異質結構勢壘層接觸的陰極，余下露出表面的外延層整體覆蓋絕緣層。

2.根據權利要求1所述的GaN基異質結肖特基二極管器件，其特征在于，所述異質結構勢壘層材料包括以下的一種或多種的組合：AlGaN、AlInN、AlInGaN、AlN，所述異質結構勢壘層為非摻雜層或n型摻雜層；GaN層為高阻GaN層。

3.根據權利要求1所述的GaN基異質結肖特基二極管器件，其特征在于，所述歐姆接觸金屬層為Ti/Al/Ni/Au合金或Ti/Al/Ti/Au合金或Ti/Al/Mo/Au合金。

4.根據權利要求1至3任一項所述的GaN基異質結肖特基二極管器件，其特征在于，所述刻蝕凹槽深度在1nm～1μm之間。

5.根據權利要求1所述的GaN基異質結肖特基二極管器件，其特征在于，所述低功函數金屬層包括Ti/Au合金或Al/Au合金；所述高功函數金屬層包括Ni/Au合金或Pt/Au合金或Pd/Au合金。

6.根據權利要求1所述的GaN基異質結肖特基二極管器件，其特征在于，絕緣層材料包括以下的一種或多種的組合：SiO₂、SiN_x、Al₂O₃、AlN、HfO₂、MgO、Sc₂O₃、Ga₂O₃、AlHFO_x、HFSiON。

7.根據權利要求1所述的GaN基異質結肖特基二極管器件，其特征在于，絕緣層的厚度在1nm～1μm之間。

8.一種GaN基異質結肖特基二極管器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、利用金屬有機化學氣相沉積或者分子束外延，在襯底上依次生長應力緩沖層、GaN層和異質結構勢壘層；

B、采用光刻技術，干法刻蝕外延層完成器件隔離；

C、利用干法刻蝕在設于外延層上的陽極區域刻蝕出凹槽，凹槽由異質結構勢壘層刻蝕至GaN層內，顯露出由凹槽表面和異質勢壘層表面構成的陽極區域表面；

D、采用蒸鍍工藝，在陰極區域蒸鍍上陰極歐姆接觸金屬層；

E、在凹槽和異質勢壘層表面構成的區域表面上蒸鍍低功函數肖特基金屬層；

F、采用蒸鍍工藝，在低功函數肖特基金屬層表面和異質結構勢壘層表面蒸鍍高功函數肖特基金屬層；

G、利用等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積，在接觸界面沉積上絕緣物質，作為絕緣層；

H、采用光刻技術，濕法腐蝕或者干法刻蝕去除陽極、陰極電極接觸區域的絕緣物質。

9.一種GaN基異質結肖特基二極管器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、利用金屬有機化學氣相沉積或者分子束外延，在襯底上依次生長應力緩沖層、GaN層和異質結構勢壘層；

B、采用光刻技術，干法刻蝕外延層完成器件隔離；

C、利用干法刻蝕在設于外延層上的陽極區域刻蝕出凹槽，凹槽由異質結構勢壘層刻蝕至GaN層內，顯露出由凹槽表面和異質勢壘層表面構成的陽極區域表面；

D、利用蒸鍍工藝，在陰極區域蒸鍍上陰極歐姆接觸金屬層；

E、在凹槽和異質勢壘層表面構成的區域表面上蒸鍍低功函數肖特基金屬層；

F、利用等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積，在接觸界面沉積上絕緣物質，作為絕緣層；

G、利用蒸鍍工藝，在低功函數金屬層、異質結構勢壘層表面以及鈍化絕緣層表面蒸鍍高功函數肖特基金屬層，形成場板結構；

H、采用光刻技術，濕法腐蝕或者干法刻蝕去除陽極、陰極電極接觸區域的絕緣物質。

10.一種GaN基異質結肖特基二極管器件的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、利用金屬有機化學氣相沉積或者分子束外延，在襯底上依次生長應力緩沖層、GaN層和異質結構勢壘層；

B、采用光刻技術，干法刻蝕外延層完成器件隔離；

C、利用干法刻蝕在設于外延層上的陽極區域刻蝕出凹槽，凹槽由異質結構勢壘層刻蝕至GaN層內，顯露出由凹槽表面和異質勢壘層表面構成的陽極區域表面；

D、利用蒸鍍工藝，在陰極區域蒸鍍上陰極歐姆接觸金屬層；

E、在凹槽和異質勢壘層表面構成的區域表面上蒸鍍低功函數肖特基金屬層；

F、利用蒸鍍工藝，在低功函數金屬表面、異質結構勢壘層表面以及陽極與陰極之間的異質結構勢壘層表面蒸鍍高功函數金屬層，形成浮空金屬環結構；

G、利用等離子體增強化學氣相沉積或原子層沉積或物理氣相沉積，在接觸界面沉積上絕緣物質，作為絕緣層；

H、采用光刻技術，濕法腐蝕或者干法刻蝕去除陽極、陰極電極接觸區域的絕緣物質。