[發(fā)明專利]一種GaN基溝槽金屬氧化物肖特基勢(shì)壘二極管及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111100955.0
• 申請(qǐng)日: 2021-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113851525A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉揚(yáng);周毓昊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/20;H01L29/872;H01L21/329
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 王曉玲

1.一種GaN基溝槽金屬氧化物肖特基勢(shì)壘二極管，其特征在于，二極管由下至上依次包括：覆蓋襯底(2)的歐姆接觸金屬層即陰極(1)；GaN自支撐襯底(2)；n型輕摻雜外延層(3)，n型輕摻雜外延層(3)上表面形成有多個(gè)平行排列的溝槽結(jié)構(gòu)；位于溝槽底部的p型高濃度GaN層(4)；溝槽內(nèi)表面的介質(zhì)層(5)；位于上表面的金屬層即陽(yáng)極(6)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基溝槽金屬氧化物肖特基勢(shì)壘二極管，其特征在于，所述的介質(zhì)層(5)覆蓋溝槽內(nèi)壁及p型高濃度GaN層(4)上方，且在p型高濃度GaN層(4)上方的中間位置開(kāi)設(shè)有窗口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN基溝槽金屬氧化物肖特基勢(shì)壘二極管，其特征在于，所述的p型高濃度GaN層(4)上方無(wú)介質(zhì)層(5)，只保留溝槽側(cè)壁的介質(zhì)層(5)，且介質(zhì)層(5)延伸到n型輕摻雜外延層(3)臺(tái)面上。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GaN基溝槽金屬氧化物肖特基勢(shì)壘二極管，其特征在于，所述二極管的臺(tái)面傾斜角度小于90度，所述陽(yáng)極(6)全部填滿整個(gè)溝槽。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GaN基溝槽金屬氧化物肖特基勢(shì)壘二極管，其特征在于，所述的溝槽的側(cè)壁也有p型高濃度GaN層(4)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的GaN基溝槽金屬氧化物肖特基勢(shì)壘二極管，其特征在于，所述的襯底(2)為n型GaN自支撐襯底；襯底(2)的電阻率范圍為0.001～0.05Ω.cm；厚度為350μm～400μm；所述n型輕摻雜外延層(3)為非故意摻雜的外延層、Si摻雜外延層、或As摻雜外延層；厚度為1μm～30μm，摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3～5×10¹⁷cm^-3；所述p型高濃度GaN層(4)為外延形成的p-GaN材料，厚度為0.2μm～2μm，空穴濃度為1×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁹cm^-3；所述介質(zhì)層(5)為SiO₂、Al₂O₃、Si₃N₄、或HfO₂，厚度為0.05μm～0.6μm；所述陰極(1)材料為Ti/Al/Ni/Au合金、Ti/Al/Ti/Au合金、Ti/Al/Mo/Au合金或Ti/Al/Ti/TiN合金中的任一種；所述陽(yáng)極(6)材料為Ni、Au、Be、Pt、Pd中的一種或者其堆疊結(jié)構(gòu)。

7.一種GaN基溝槽金屬氧化物肖特基勢(shì)壘二極管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.在GaN自支撐襯底(2)上外延生長(zhǎng)n型輕摻雜外延層(3)；

S2.在n型輕摻雜外延層(3)上通過(guò)PECVD淀積SiO₂(7)作為掩膜層，去除器件溝槽位置處的掩膜；

S3.對(duì)n型輕摻雜外延層(3)進(jìn)行ICP刻蝕形成溝槽，刻蝕完畢后用丙酮去除光膠；

S4.利用掩膜層SiO₂(7)作為阻擋層，外延生長(zhǎng)一定厚度的p型高濃度GaN層(4)；

S5.在器件上表面通過(guò)ALD淀積介質(zhì)層(5)，然后用緩沖氫氟酸去除肖特基結(jié)上的掩膜；

S6.光刻顯影定義介質(zhì)層(5)接觸孔窗口的位置，用緩沖氫氟酸去除窗口處的介質(zhì)層(5)，露出p型高濃度GaN層(4)；

S7.對(duì)襯底(2)采用電子束蒸發(fā)法或磁控濺射法蒸鍍Ti/Al/Ni/Au金屬，并通過(guò)退火形成歐姆接觸，作為二極管陰極(1)；

S8.在器件的正面采用電子束蒸發(fā)法或磁控濺射法蒸鍍Ni/Au金屬作為二極管陽(yáng)極(6)。