[發明專利]陽極邊緣浮空的GaN微波二極管及制備方法

有效

• 申請號: 201910976688.X
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN110707158B
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 張進成;黨魁;周弘;張濤;張葦杭;寧靜;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/88
• 分類號: H01L29/88;H01L29/417;H01L21/329
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種陽極邊緣浮空的GaN微波二極管制備方法，所述二極管，自下而上包括襯底(1)、GaN緩沖層(2)、GaN溝道層(3)和AlGaN勢壘層(4)，其特征在于，在溝道層(3)及勢壘層(4)上設有圓形凹槽(5)，凹槽(5)的外圍勢壘層上設有環形陰極(6)，凹槽(5)的底部、側壁及凹槽邊緣勢壘層上方設有陽極(7)，且凹槽邊緣勢壘層上方的陽極與下方勢壘層之間設有80-300nm間隙，形成長度為0.3-2μm的部分陽極浮空結構；其特征在，包括如下步驟：

1)清洗外延片：

將AlGaN/GaN結構的外延片先放入HF酸溶液或HCl酸溶液中浸泡30s，再依次放入丙酮溶液、無水乙醇溶液和去離子水中各超聲清洗各5min，然后用氮氣吹干；

2)制作GaN微波二極管陰極：

2a)在潔凈的外延片上依次進行勻膠、烘膠、器件陰極區域光刻及顯影，并使用電子束蒸發設備在外延片上沉積Ti/Al/Ni/Au金屬疊層；

2b)先將沉積Ti/Al/Ni/Au金屬疊層的外延片用丙酮溶液浸泡，使有光刻膠區域金屬被剝離，再將外延片依次放入丙酮、無水乙醇、去離子水溶液中超聲清洗各5分鐘，用氮氣吹干后放入快速退火爐進行退火，形成器件陰極；

3)制作臺面隔離：

3a)在做完陰極歐姆接觸的外延片上進行勻膠、烘膠臺面隔離光刻及顯影；

3b)使用ICP刻蝕機刻蝕GaN臺面外區域；

3c)將刻蝕完成的外延片依次放入潔凈丙酮、無水乙醇、去離子水溶液中超聲清洗各5分鐘，用氮氣吹干，形成器件隔離；

4)在做完臺面隔離的外延片上使用電子束蒸發設備沉積80-300nm的金屬Ge；

5)制作陽極凹槽：

5a)在沉積過金屬Ge的外延片上依次進行勻膠、烘膠、陽極凹槽光刻及顯影；

5b)先使用RIE刻蝕機刻蝕外延片陽極開孔區域Ge金屬至勢壘層表面，再使用ICP刻蝕機刻蝕勢壘層及溝道層至AlGaN/GaN界面以下5-25nm，并將其依次放入丙酮、無水乙醇、去離子水溶液中超聲清洗各5分鐘，用氮氣吹干，完成陽極凹槽制作；

6)制作GaN微波二極管陽極：

6a)在刻蝕完陽極凹槽的外延片上依次進行勻膠、烘膠、器件陽極區域光刻及顯影，并使用電子束蒸發設備在外延片上先沉積厚度為30-200nm的金屬Ni，再沉積0-200nm的金屬Au；

6b)將進行6a)操作后的外延片用丙酮溶液浸泡，使得有光刻膠區域上的金屬被剝離，再將該外延片依次放入潔凈丙酮、無水乙醇、去離子水溶液中超聲清洗各5分鐘，用氮氣吹干，完成二極管陽極制作；

7)Ge金屬濕法刻蝕：

將做完陽極的外延片放入溫度為40℃-80℃的H₂O₂溶液浸泡3-5分鐘，取出后再用去離子水沖洗，用氮氣吹干，完成陽極邊緣浮空的GaN微波二極管制作。

2.根據權利要求1所述的方法，其中5b)中刻蝕Ge金屬，其工藝條件如下：

CF₄氣體流量：6-10sccm；

CHF₃氣體流量：8-12sccm；

He氣流量流量：120-180sccm；

射頻功率：150-300W；

反應室壓強：1000-2000mTorr。

3.根據權利要求1所述的方法，其中5b)中刻蝕勢壘層及溝道層，其工藝條件如下：

BCl₃氣體流量：20-40sccm；

射頻功率：45-65W；

反應室壓強：15-25mTorr。