[發(fā)明專利]一種基于鐵電柵調控的肖特基二極管及其制備方法

有效

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• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN109037355B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 廖敏;陳新;鄭帥至;彭強祥;尹路;周益春
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L21/329
• 代理公司: 北京中政聯(lián)科專利代理事務所(普通合伙) 11489
• 代理人: 陳超

本發(fā)明公開了一種底柵結構肖特基二極管，包括：由下至上依次層疊的襯底層、底電極層、鐵電薄膜層、第一介質層、肖特基二極管層和第二介質層，所述肖特基二極管層包括：半導體層和金屬層；所述半導體層與貫穿所述第二介質層的第一電極連接；所述金屬層與貫穿所述第二介質層的所述第二電極連接。該底柵結構肖特基二極管通過改變柵壓來控制肖特基勢壘的高度，從而降低肖特基勢壘二極管的反向電流，并預計可通過改變柵壓獲得大范圍的器件的電流調控。

技術領域

本發(fā)明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種底柵結構肖特基二極管及其制備方法。

背景技術

電子信息產業(yè)作為高新技術產業(yè)，在擴大社會就業(yè)、推動經濟轉型升級、增強國際競爭力和維護國家安全等方面扮演著更加重要的角色。功率二極管是電路系統(tǒng)的關鍵部件，現(xiàn)已經被廣泛應用在高頻逆變器、數(shù)碼產品、發(fā)電機、電視機等民用產品和衛(wèi)星接收裝置、導彈及飛機等各種先進武器控制系統(tǒng)以及儀器儀表設備的軍用場合。

通常應用的有普通整流二極管、肖特基二極管、PN二極管等，其中肖特基整流管由于具有較低的通態(tài)壓降、較大的漏電流、反向恢復時間幾乎為零等優(yōu)點，應用非常廣泛。

目前肖特基二極管主要有橫向肖特基二極管和縱向肖特基二極管兩種結構。其中縱向肖特基二極管由于具有較低的正向導通壓降、較高的管芯面積利用率，受到越來越大的關注。但是，對于普通的肖特基二極管，制造完成后其肖特基勢壘便已固定，反向漏電流偏大、微型化困難，難以應用于可延展性器件領域。

發(fā)明內容

本發(fā)明實施例提供了一種底柵結構肖特基二極管及其制造方法，以解決現(xiàn)有的二極管反向漏電流偏大、微型化困難，難以應用于可延展性器件領域的技術問題。

為解決上述問題，本發(fā)明的第一方面提供了一種底柵結構肖特基二極管，包括：由下至上依次層疊的襯底層、底電極層、鐵電薄膜層、第一介質層、肖特基二極管層和第二介質層，所述肖特基二極管層包括：半導體層和金屬層；所述半導體層與貫穿所述第二介質層的第一電極連接；所述金屬層與貫穿所述第二介質層的所述第二電極連接。

進一步地，其中所述襯底層由硅、鍺及氮化鎵中的一種或多種材料組成。

進一步地，其中所述底電極層的厚度為10-100納米,所述底電極層由TiN、Pt、Al中的一種或多種材料組成。

進一步地，其中所述鐵電薄膜層的厚度為3-100納米，所述鐵電薄膜的材料為Zr摻雜HfO₂、Si摻雜HfO₂、Al摻雜HfO₂、Y摻雜HfO₂等氧化鉿基鐵電材料中的至少一種或SrBi₂Ta₂O₉、PbTiO₃、BaTiO₃、Pb(Zr,Ti)O₃、BiFeO₃、YMnO₃中的至少一種。

進一步地，其中所述第一介質層的厚度為2-20納米，可以保護鐵電薄膜在后續(xù)的處理中不會收到損傷。

進一步地，其中所述半導體層由超薄半導體材料組成。

進一步地，其中所述金屬層由石墨烯或金屬相MoS₂材料組成。

進一步地，其中所述第二介質層的厚度為30-100納米。

進一步地，第一介質層和第二介質層由氧化硅(SiO₂)、氧化鋁(Al₂O₃)和氮化硅等材料組成。

進一步地，其中所述頂柵電極由Ti/Au材料組成，采用金屬Ti連接可以降低接觸電阻。

本發(fā)明的又一方面提供了一種底柵結構肖特基二極管的制備方法，包括：