[發(fā)明專利]基于非極性GaN體材料的肖特基二極管的制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710611423.0
• 申請(qǐng)日: 2017-07-25
• 公開（公告）號(hào): CN107481928A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張進(jìn)成;杜金娟;許晟瑞;郝躍;呂玲;李培咸;陶鴻昌;林志宇;張金風(fēng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/329
• 分類號(hào): H01L21/329;H01L29/872
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

1.一種基于非極性GaN體材料的肖特基二極管，自下而上包括：襯底(1)，重?fù)诫sn型非極性GaN外延層(2)和輕摻雜n型非極性GaN層(3)，且重?fù)诫sn型非極性GaN外延層(2)上設(shè)有歐姆接觸電極(4)，輕摻雜n型非極性GaN層(3)上設(shè)有肖特基接觸電極(5)，其特征在于：襯底(1)選用非極性GaN體材料，用以減小肖特基二極管中的漏電流。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非極性GaN體材料的肖特基二極管，其特征在于：所述的重?fù)诫sn型非極性GaN外延層(2)的厚度為2-5μm，摻雜濃度為10¹⁸-10²⁰cm^-3。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非極性GaN體材料的肖特基二極管，其特征在于：所述的輕摻雜n型非極性GaN層(3)的厚度為4-8μm，摻雜濃度為10¹⁴-10¹⁶cm^-3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非極性GaN體材料的肖特基二極管，其特征在于：所述的歐姆接觸電極(4)的金屬厚度為190-230nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于非極性GaN體材料的肖特基二極管，其特征在于：所述的肖特基接觸電極(5)的金屬厚度為350-480nm。

6.一種基于非極性GaN體材料的肖特基二極管的制備方法，包括如下步驟：

1)熱處理：

將非極性GaN體材料襯底(1)經(jīng)過清洗之后，置于金屬有機(jī)化學(xué)氣相淀積MOCVD反應(yīng)室中，將反應(yīng)室的真空度降低到小于2×10^-2Torr；

向反應(yīng)室通入氫氣，在MOCVD反應(yīng)室壓力達(dá)到為20-760Torr條件下，將襯底加熱到溫度為900-1200℃，并保持5-10min，完成對(duì)襯底基片的熱處理；

2)生長(zhǎng)重?fù)诫sn型非極性GaN層(2)：

在非極性GaN體材料襯底(1)上采用MOCVD工藝生長(zhǎng)厚度為2-5μm的重?fù)诫sn型非極性GaN層(2)，其中摻雜濃度保持在10¹⁸-10²⁰cm^-3；

3)生長(zhǎng)輕摻雜n型非極性GaN層(3)：

3a)在重?fù)诫s的n型非極性GaN層(2)上采用MOCVD工藝生長(zhǎng)厚度為4-8μm的輕摻雜n型非極性GaN層(3)，其中摻雜濃度保持在10¹⁴-10¹⁶cm^-3；

3b)采用光刻工藝刻蝕掉部分輕摻雜n型GaN層(3)直至露出重?fù)诫sn型GaN層(2)表面。

4)制作歐姆接觸電極(4)：

采用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝在重?fù)诫sn型非極性GaN層(2)蒸發(fā)濺射金屬Ti/Al/Ti/Au多層結(jié)構(gòu)，其中金屬Ti的厚度為30-40nm，金屬Al的厚度為50-60nm，金屬Au的厚度為80-90nm，并在850-950℃的溫度下的氫氣氛圍中快速熱退火5-10min；

5)制作肖特基接觸電極(5)：

采用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝在輕摻雜n型非極性GaN層(3)蒸發(fā)濺射金屬Ni/Au，其中金屬Ni的厚度為50-80nm，金屬Au的厚度為300-400nm。完成對(duì)肖特基二極管的制備。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：步驟2)在非極性GaN體材料襯底上采用MOCVD工藝生長(zhǎng)重?fù)诫sn型非極性GaN層(2)，是對(duì)反應(yīng)室設(shè)置如下條件參數(shù)：

反應(yīng)室溫度為1000-1100℃，

保持反應(yīng)室壓力為20-60Torr，

向反應(yīng)室中同時(shí)通入流量為2500-3000sccm的氨氣，流量為150-180sccm的鎵源和流量為60-80sccm的硅源。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于：步驟3a)在重?fù)诫s的n型GaN層(2)上采用MOCVD工藝生長(zhǎng)輕摻雜n型非極性GaN層(3)，是對(duì)反應(yīng)室設(shè)置如下條件參數(shù)：

反應(yīng)室溫度為1000-1100℃，

保持反應(yīng)室壓力為20-60Torr，

向反應(yīng)室中同時(shí)通入流量為2500-3000sccm的氨氣，流量為150-180sccm的鎵源和流量為10-20sccm的硅源這三種氣體。