[發明專利]一種空氣橋結構肖特基柵控二極管器件及其制作方法

有效

• 申請號: 201811386484.2
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109545860B
• 公開（公告）日: 2021-12-17
• 發明（設計）人: 張佰君;王玲龍;楊隆坤
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/45;H01L29/47;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

1.一種空氣橋結構肖特基柵控二極管器件，其特征在于，由下往上，依次是襯底（1），應力緩沖層（2），GaN溝道層（3），AlGaN勢壘層（4），GaN蓋帽層（5）；所述GaN溝道層（3）以上有兩個凸面：第一凸面（7）和第二凸面（6），GaN溝道層（3）和AlGaN勢壘層（4）以及GaN蓋帽層（5）在兩個凸面上；所述第一凸面（7）上刻蝕出一個圓柱狀小孔（8），小孔（8）最少需要刻蝕至GaN溝道層（3），第一凸面（7）GaN蓋帽層（5）上分別沉積歐姆接觸金屬（9）和肖特基接觸金屬（10,11），歐姆接觸金屬（9）和肖特基接觸金屬（10,11）之間有溝道（12）隔開，所述肖特基金屬（10,11）分為內外兩層不同金屬，內層肖特基金屬（11）沉積在圓柱狀小孔（8）內壁及圓柱底部，外層肖特基金屬（10）以圓環形包圍內層肖特基金屬（11）形式沉積在GaN蓋帽層（5）上；其中肖特基接觸金屬（10,11）上加厚金；第二凸面（6）上有一層歐姆接觸金屬（9）且加厚金，所述肖特基接觸金屬（10,11）上的厚金與第二凸面（6）上厚金有空氣橋（13）連接；所述的內層肖特基接觸金屬（11）為低功函數肖特基金屬，外層肖特基接觸金屬（10）為高功函數肖特基金屬；所述的空氣橋（13）呈指狀結構，第一凸面（7）歐姆接觸金屬（9）作為一個電極，第二凸面（6）歐姆接觸金屬（9）作為第二個電極，電流通道為第二凸面（6）歐姆接觸金屬（9）、指狀空氣橋（13）、肖特基接觸金屬（10,11）、二維電子氣、第一凸面（7）歐姆接觸金屬（9）；

所述的溝道（12）深度由沉積的歐姆接觸金屬（9）的厚度決定；

內層肖特基金屬（11）的邊界和外層肖特基金屬（10）的邊界直接相連，所述外層肖特基金屬（10）不能直接與圓柱小孔（8）側壁和底部接觸。

2.根據權利要求1所述的一種空氣橋結構肖特基柵控二極管器件，其特征在于，所述的溝道（12）中填充有絕緣的鈍化層。

3.根據權利要求1所述的一種空氣橋結構肖特基柵控二極管器件，其特征在于，第一凸面（7）上的厚金高度值與第二凸面（6）上的厚金高度值相同。

4.根據權利要求3所述的一種空氣橋結構肖特基柵控二極管器件，其特征在于：指狀空氣橋（13）和肖特基接觸金屬（10,11）上的厚金連接，橋下屬于刻蝕鏤空狀態，且刻蝕深度最少需要刻斷二維電子氣。

5.一種權利要求1至4任一項所述的空氣橋結構肖特基柵控二極管器件的制作方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.在襯底（1）上依次生長應力緩沖層（2），GaN溝道層（3），AlGaN勢壘層（4）與GaN蓋帽層（5）；

S2.刻蝕GaN蓋帽層（5）、AlGaN勢壘層（4）至GaN溝道層（3）一定深度，形成第一凸面（7）和第二凸面（6）；同時，在第一凸面（7）上形成一個圓柱形小孔（8）；

S3.分別蒸鍍歐姆接觸金屬（9）和兩種不同的肖特基接觸金屬（10,11）；

S4.利用光刻膠隔離第一凸面（7）上的肖特基接觸金屬（10,11）和歐姆接觸金屬（9），且開出需要加厚金屬這部分的窗口；

S5.電鍍加厚肖特基接觸金屬（10,11）、空氣橋（13）和第二凸面（6）上的歐姆接觸金屬（9）；

S6.溶解剝離光刻膠，形成空氣橋（13）結構肖特基柵控二極管。