[發(fā)明專利]藍(lán)寶石基GaN準(zhǔn)垂直肖特基二極管及其反向漏電改善方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011383230.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112509922A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿莉;劉江;楊明超;劉衛(wèi)華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/329
• 分類號(hào): H01L21/329;H01L29/872;H01L29/47
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 高博

本發(fā)明公開(kāi)了一種藍(lán)寶石基GaN準(zhǔn)垂直肖特基二極管及其反向漏電改善方法，將藍(lán)寶石基GaN樣品進(jìn)行清洗；采用光刻工藝制備光刻膠腌膜；采用感應(yīng)耦合等離子干法刻蝕工藝對(duì)以上樣品進(jìn)行刻蝕操作，直到刻蝕到n⁺GaN層；采用O等離子體對(duì)刻蝕過(guò)后的GaN樣片進(jìn)行后處理，采用電子束在GaN樣品上蒸鍍Ti/Al/Ni/Au金屬層，并進(jìn)行退火處理；采用電子束進(jìn)行Ni/Au肖特基接觸的制備，本發(fā)明方法高效，操作簡(jiǎn)單且容易實(shí)現(xiàn)，為GaN寬禁帶半導(dǎo)體的進(jìn)一步應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功率半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種藍(lán)寶石基GaN準(zhǔn)垂直肖特基二極管及其反向漏電改善方法。

背景技術(shù)

以氮化鎵(GaN)為代表的第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，憑借其高的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高的電子飽和漂移速度，正迅速成為高頻大功率器件的首選材料。尤其在功率二極管整流器件領(lǐng)域更是具有重要的應(yīng)用前景，肖特基二極管(SBD)作為一種重要的兩端電子元件在檢波、混頻等電路中具有重要的應(yīng)用。

但是，目前存在的一個(gè)重要問(wèn)題在于制備的肖特基二極管的反向漏電都普遍較大，使得器件在很低的反向偏壓下就發(fā)生了提前的預(yù)擊穿，嚴(yán)重降低了器件的性能和應(yīng)用，所以如何有效的減小反向漏電對(duì)于擴(kuò)大GaN肖特基二極管的應(yīng)用極為重要。

目前，報(bào)道的減小準(zhǔn)垂直氮化鎵肖特基二極管反向漏電的方法主要有采用紫外臭氧工藝對(duì)表面進(jìn)行處理，然后在進(jìn)行肖特基陽(yáng)極金屬的制備；而關(guān)于等離子體處理對(duì)于GaN肖特基二極管的影響，目前報(bào)道的很少，僅有的研究主要僅限于氟基等離子體對(duì)于AlGaN肖特基接觸的影響，幾乎沒(méi)有等離子體對(duì)于GaN準(zhǔn)垂直肖特基二極管的研究報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種藍(lán)寶石基GaN準(zhǔn)垂直肖特基二極管及其反向漏電改善方法，經(jīng)過(guò)O等離子體處理的藍(lán)寶石基GaN準(zhǔn)垂直肖特基二極管，具有反向漏電低，電流開(kāi)關(guān)比高，整流特性優(yōu)異等特點(diǎn)。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

藍(lán)寶石基GaN準(zhǔn)垂直肖特基二極管反向漏電改善方法，采用光刻工藝在藍(lán)寶石基GaN樣品表面制備光刻膠腌膜；采用感應(yīng)耦合等離子干法刻蝕工藝對(duì)光刻處理后的藍(lán)寶石基GaN樣品進(jìn)行刻蝕操作，刻蝕得到n⁺GaN層；采用O等離子體對(duì)刻蝕處理后的藍(lán)寶石基GaN樣品進(jìn)行后處理；采用電子束在后處理過(guò)的藍(lán)寶石基GaN樣品上蒸鍍Ti/Al/Ni/Au金屬層，進(jìn)行退火處理，最后采用電子束對(duì)退火處理后的藍(lán)寶石基GaN樣品進(jìn)行Ni/Au肖特基接觸制備。

具體的，臺(tái)面刻蝕的光刻膠腌膜厚度大于等于刻蝕的臺(tái)面深度。

進(jìn)一步的，光刻膠腌膜的厚度為7～8μm。

具體的，后處理的時(shí)間為20～40min，功率為80～120W，氧氣流量為15～25sccm。

具體的，采用電子束E-beam進(jìn)行蒸鍍，控制真空度在2×10^-6Torr以下，金屬層厚度總計(jì)在260～350nm。

具體的，退火處理在Ar環(huán)境下，退火溫度為800～850℃，時(shí)間為20～30s。

具體的，Ni/Au肖特基接觸的厚度為150～240nm。

具體的，制備光刻膠腌膜前，先將藍(lán)寶石基GaN樣品依次用丙酮、異丙醇和去離子水進(jìn)行清洗。

本發(fā)明的另一個(gè)技術(shù)方案是，一種藍(lán)寶石基GaN準(zhǔn)垂直肖特基二極管，藍(lán)寶石基GaN準(zhǔn)垂直肖特基二極管的反向漏電整體從2～2.8×10^-5A/cm²降低到1～1.5×10^-6A/cm²。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：