[發明專利]肖特基二極管及其制備方法

有效

• 申請號: 201911231350.8
• 申請日: 2019-12-05
• 公開（公告）號: CN111129163B
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 王元剛;呂元杰;馮志紅;劉紅宇;宋旭波;周幸葉;譚鑫;梁士雄;韓婷婷
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第十三研究所
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L21/329;H01L29/06
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 付曉娣

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種肖特基二極管及其制備方法。該方法包括：在襯底上外延n型氧化鎵層；在所述n型氧化鎵層上制備第一掩膜層；其中，所述第一掩膜層的窗口為待制備的熱氧化處理區所對應的區域，其中，所述熱氧化處理區包括至少一個第一熱氧化區和兩個第二熱氧化區；對器件正面進行第一高溫退火處理，形成熱氧化處理區；去除所述第一掩膜層；制備正面的陽極金屬層和背面的陰極金屬層；其中，所述第一熱氧化區位于陽極金屬下方，每個第二熱氧化區部分位于陽極金屬下方。上述方法可以通過熱氧化形成終端結構，降低陽極金屬下方及邊緣區電場，從而降低陽極反向漏電，改善擊穿和導通特性。

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及一種肖特基二極管及其制備方法。

背景技術

隨著半導體器件應用在越來越多的技術領域，傳統硅基等窄禁帶半導體二極管遭遇到了諸多挑戰，其中擊穿電壓難以滿足要求日益增長的需求，成為影響進一步提升器件性能的關鍵因素之一。氧化鎵(Ga₂O₃)與以SiC、GaN為代表的第三代半導體材料相比較，具有更寬的禁帶寬度，擊穿場強相當于Si的20倍以上，SiC和GaN的2倍以上，從理論上說，在制造相同耐壓的二極管器件時，器件的導通電阻可降為SiC的1/10、GaN的1/3，Ga₂O₃材料的巴利伽優值是SiC的18倍、GaN材料的4倍以上，因此Ga₂O₃是一種性能優異的適于功率器件和高壓開關器件制備的寬禁帶半導體材料。

寬禁帶氧化鎵肖特基二極管具有高擊穿、低導通電阻等優勢，目前通過提高Ga₂O₃晶體材料質量和優化摻雜工藝等方法，不斷提高肖特基二極管的器件性能，然而目前已有的肖特基二極管，其擊穿電壓和導通特性還遠低于材料預期值。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種肖特基二極管及其制備方法，以提高現有的肖特基二極管的擊穿電壓和導通特性。

本發明實施例的第一方面提供了一種肖特基二極管的制備方法，包括：

在襯底上外延n型氧化鎵層；

在所述n型氧化鎵層上制備第一掩膜層；其中，所述第一掩膜層的窗口為待制備的熱氧化處理區所對應的區域，所述熱氧化處理區包括至少一個第一熱氧化區和兩個第二熱氧化區；

對器件正面進行第一高溫退火處理，形成熱氧化處理區；

去除所述第一掩膜層；

制備正面的陽極金屬層和背面的陰極金屬層；

其中，所述陽極金屬層在所述n型氧化鎵層上的投影對應的區域為第一區域，所述陽極金屬層在所述n型氧化鎵層上的投影對應的區域以外的區域為第二區域，所述第一熱氧化區位于第一區域；每個第二熱氧化區的第一部分位于第一區域，每個第二熱氧化區的第二部分位于第二區域。

可選的，所述熱氧化處理區還包括：第三熱氧化區，位于所述第二區域。

可選的，在形成熱氧化處理區后，該方法還包括：對所述第一熱氧化區、第二熱氧化區和第三熱氧化區中的至少一個進行再高溫退火處理。

可選的，所述襯底為n型氧化鎵襯底，且摻雜濃度大于所述n型氧化鎵層的摻雜濃度。

可選的，所述n型氧化鎵層為非均勻摻雜，所述n型氧化鎵層為從上至下濃度增加的多層結構。

可選的，所述制備正面的陽極金屬層包括：

在去除所述第一掩膜層后，淀積絕緣介質層；

通過干法刻蝕或濕法腐蝕去除預設陽極區域的絕緣介質層；

制備具有場板結構的正面的陽極金屬層；其中，所述場板結構包括單層場板結構、多層場板結構和斜場板結構；