[發明專利]氧化鎵SBD的制備方法及結構

有效

• 申請號: 202011578764.0
• 申請日: 2020-12-28
• 公開（公告）號: CN112820643B
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發明（設計）人: 王元剛;呂元杰;孫肇峰;敦少博;劉宏宇;周幸葉;譚鑫;韓婷婷;梁士雄;馮志紅
• 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: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/872;H01L29/40;H01L29/24
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 付曉娣

本發明公開了一種氧化鎵SBD的制備方法及結構，屬于半導體制造技術領域。所述氧化鎵SBD的制備方法，包括N+高濃度襯底，生長在所述N+高濃度襯底上的N?低濃度氧化鎵外延層，通過在所述N?低濃度氧化鎵外延層上淀積介質掩膜層和金屬掩膜層，干法刻蝕未被所述金屬掩膜層覆蓋的介質掩膜層，濕法腐蝕所述金屬掩膜層下部預設寬度的介質掩膜層，去除所述金屬掩膜層后，在所述N?低濃度氧化鎵外延層上生長P型異質層，最后制備陰極和陽極。本發明提供的制備氧化鎵SBD的方法，采用雙層掩膜，濕法腐蝕突破光刻尺寸限制，從而實現更小的P型異質層間距。

技術領域

本發明涉及半導體器件制造技術領域，具體涉及一種氧化鎵SBD的制備方法及結構。

背景技術

以氧化鎵為代表的超寬禁帶電力電子器件近年來逐漸成為功率半導體器件的重要發展領域，并有望某些特定領域取代傳統Si基功率器件。但鏡像力致勢壘降低效應是限制氧化鎵肖特基二極管(SBD)特性的瓶頸問題。受限于氧化鎵P型注入難度極大，場板結構對介質質量要求苛刻以及介質可靠性問題等，開發新型終端結構勢在必行。

利用等離子處理工藝降低漂移區濃度是緩解鏡像力致勢壘降低效應和提高器件擊穿電壓的有效方法。然而，Ar離子注入對材料損傷大且影響擊穿電壓的進一步提升，因此引入P型異質層，可以降低峰值電場。P型異質終端小間距是實現高耐壓的關鍵，而如何實現更小的P型異質終端的間距，成為亟待解決的問題。

發明內容

因此，本發明要解決的技術問題是提供一種氧化鎵SBD的制備方法及結構，采用介質和金屬雙層掩膜，通過濕法腐蝕突破光刻尺寸限制，從而實現更小的P型異質終端的間距，改善器件的擊穿特性。

一方面，本發明實施例提供了一種氧化鎵SBD的制備方法，包括：提供一N+高濃度襯底，在所述N+高濃度襯底的正面生長N-低濃度氧化鎵外延層；

在所述N-低濃度氧化鎵外延層上淀積介質掩膜層；

在所述介質掩膜層上制作金屬掩膜光刻圖形，蒸鍍金屬、剝離光刻膠，形成設有刻蝕窗口的金屬掩膜層；

按照刻蝕窗口對所述介質掩膜層進行刻蝕，直至露出所述N-低濃度氧化鎵外延層；

濕法腐蝕所述金屬掩膜層下方的介質掩膜層，用于減小介質掩膜層的寬度，然后去除所述金屬掩膜層；

在所述N-低濃度氧化鎵外延層上生長P型異質層，再去除所述介質掩膜層；

在所述N-低濃度氧化鎵外延層和所述P型異質層上制作陽極，在所述N+高濃度襯底的背面制作陰極。

本發明實施例提供的氧化鎵SBD的制備方法，通過在所述N-低濃度氧化鎵外延層上淀積兩種不同材質的掩膜層，然后通過干法刻蝕使未被金屬掩膜層覆蓋的介質掩膜層全部刻蝕，通過濕法腐蝕使部分介質掩膜層腐蝕，從而實現了突破光刻尺寸限制，減小P型異質終端的間距，進一步改善了器件的擊穿特性。

在一種可能的實現方式中，所述P型異質層為氧化鎳、氧化鉻或氧化鐵。

在一種可能的實現方式中，所述在所述N-低濃度氧化鎵外延層上生長P型異質層包括：

在所述N-低濃度氧化鎵外延層上蒸鍍第一預設厚度的金屬，高溫熱氧化形成金屬氧化物，所述第一預設厚度小于等于10nm，所述氧化溫度為200-800℃；

重復在所述N-低濃度氧化鎵外延層上蒸鍍第一預設厚度的金屬，高溫熱氧化形成金屬氧化物，直至所述金屬氧化物的總厚度達到第二預設厚度，停止蒸鍍；所述第二預設厚度大于等于5nm，小于等于10μm。

在一種可能的實現方式中，所述介質掩膜層的厚度大于所述P型異質層的厚度。

在一種可能的實現方式中，所述介質掩膜層的厚度比所述P型異質層的厚度大300nm以上。