[發明專利]一種帶有斜場板結構的氮化鎵肖特基二極管及其制作方法

在審

• 申請號: 202011138103.6
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112186034A
• 公開（公告）日: 2021-01-05
• 發明（設計）人: 楊蓉;周弘;雷維娜;張進成;劉志宏;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/20
• 分類號: H01L29/20;H01L29/40;H01L29/06;H01L29/872;H01L21/329
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種帶有斜場板結構的氮化鎵肖特基二極管，其自下而上包括歐姆陰極金屬層(1)、N+氮化鎵襯底層(2)、N-氮化鎵外延層(3)及肖特基陽極金屬層(5)，其特征在于：在N-氮化鎵外延層(3)與肖特基陽極金屬層(5)之間增設有P型氧化鎳層(4)；在N-氮化鎵外延層(3)兩端的上方及P型氧化鎳層(4)兩端的上方設有鈍化介質層(6)；在肖特基陽極金屬層(5)與鈍化介質層(6)上方設有金屬場板層(7)，該金屬場板層采用厚度為50～200nm的斜面場板結構。

2.根據權利要求1所述的二極管，其特征在于所述P型氧化鎳層(4)的厚度為50～200nm。

3.根據權利要求1所述的二極管，其特征在于：

所述歐姆陰極金屬層(1)，采用Ti、Al、Ni、Au和Pt金屬中的一種材料形成單層或多種材料組成多層；

所述肖特基陽極金屬層(5)，采用Ni、Au和W金屬中的一種材料形成單層或多種多層材料組成多層。

4.根據權利要求1所述的二極管，其特征在于，所述鈍化介質層(6)采用的介質材料為SiO2、Al2O3、SiN中的任意一種，其厚度為50nm～200nm。

5.根據權利要求1所述的二極管，其特征在于：

N+氮化鎵襯底層(2)的載流子濃度為10E17cm-3～10E18cm-3；

N-氮化鎵外延層(3)的厚度為3um～10um，載流子濃度應為10E15cm-3～10E16cm-3。

6.一種帶有斜場板結構的氮化鎵肖特基二極管的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

§1)在自下而上依次包括N+氮化鎵襯底層(2)和N-氮化鎵外延層(3)的外延片上，采用濺射工藝生長一層50nm～200nm的P型氧化鎳層(4)；

§2)采用一次光刻在P型氧化鎳層(4)兩端形成圖案，再采用緩沖氧化物刻蝕工藝，將P型氧化鎳層(4)的兩端傾斜刻蝕，刻至N-氮化鎵外延層(3)表面向下的30～150nm處，形成P型氧化鎳臺面；

§3)采用二次光刻在N+氮化鎵襯底層(2)的下表面形成圖案，再采用電子束蒸發工藝在圖案區域生長厚度為200nm～300nm歐姆陰極金屬層(1)，并進行熱退火處理，使其形成歐姆接觸；

§4)采用三次光刻在P型氧化鎳層(4)表面形成圖案，再采用電子束蒸發工藝在P型氧化鎳層(4)的圖案區域生長厚度為140nm～220nm肖特基陽極金屬層(5)，并進行熱退火處理，使其形成肖特基接觸；

§5)采用化學氣相淀積工藝在經過上述步驟處理后的樣片上表面淀積一層厚度為50nm～200nm鈍化介質層(6)；

§6)采用四次光刻在鈍化介質層(6)上形成圖案，再采用反應離子刻蝕工藝，在圖案上開設深度為50nm～200nm的孔，下至肖特基陽極金屬層(5)；

§7)采用電子束蒸發工藝，在鈍化介質層(6)和肖特基陽極金屬層(5)上生長一層厚度為50～200nm金屬場板層(7)，完成整個器件的制作。

7.根據權利要求6所述的方法，其中，步驟§2)采用的緩沖氧化物刻蝕工藝條件如下：

反應室壓強：5mtorr

反應室氣體：Ar和CF4

反應室氣體流速比例：Ar：CF4＝80sccm：25sccm

RF射頻源：250W。

8.根據權利要求6所述，其中，步驟§5)采用的等離子增強型化學氣相淀積工藝條件如下：

反應室壓強：2000mtorr

反應室氣體：SiH4、N2O、N2這三種氣體

反應室氣體流速比例：SiH4：N2O：N2＝40sccm：710sccm：180sccm

反應室溫度：320℃～370℃

RF射頻源：20W。

9.根據權利要求6所述，其中，步驟§6)采用的反應離子刻蝕工藝條件如下：

反應室壓強：5mTorr

反應室氣體：BCl3和Cl2

反應室氣體流速比例：BCl3：Cl2＝30sccm:：75sccm

刻蝕功率：250W。