[發(fā)明專利]一種GaN肖特基二極管的制備方法及GaN肖特基二極管

在審

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• 申請日: 2022-05-13
• 公開（公告）號: CN114864398A
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉新科;鄒蘋;李博;林峰;吳鈞燁;黎曉華;賀威;黃雙武
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳大學(xué)
• 主分類號: H01L21/329
• 分類號: H01L21/329;H01L29/872;H01L23/373
• 代理公司: 深圳市恒申知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44312
• 代理人: 鐘連發(fā)

1.一種GaN肖特基二極管的制備方法，其特征在于，包括：

提供GaN單晶襯底，并在所述GaN單晶襯底上形成n型GaN漂移層；

對所述n型GaN漂移層的遠(yuǎn)離所述GaN單晶襯底側(cè)進(jìn)行刻蝕得到具有溝槽的第一器件；

形成填充于所述第一器件的溝槽內(nèi)的金剛石膜層，得到具有金剛石終端結(jié)構(gòu)的第二器件；

在對所述第二器件進(jìn)行預(yù)處理之后，于所述第二器件的兩側(cè)分別形成歐姆電極層和肖特基電極層得到GaN肖特基二極管；其中，所述肖特基電極層覆蓋所述溝槽開口的部分區(qū)域，所述歐姆電極層設(shè)于所述GaN單晶襯底的遠(yuǎn)離所述n型GaN漂移層側(cè)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN肖特基二極管的制備方法，其特征在于，所述形成填充于所述第一器件的溝槽內(nèi)的金剛石膜層，包括：

對所述第一器件進(jìn)行酸洗；

將酸洗后的所述第一器件置于生長設(shè)備中，以使所述第一器件的溝槽內(nèi)形成金剛石膜層。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的GaN肖特基二極管的制備方法，其特征在于，所述對所述第一器件進(jìn)行酸洗，包括：

配置HCl與H₂O具有預(yù)定比例的鹽酸；

利用所述鹽酸，對所述第一器件進(jìn)行清洗。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN肖特基二極管的制備方法，其特征在于，所述對所述n型GaN漂移層的遠(yuǎn)離所述GaN單晶襯底側(cè)進(jìn)行刻蝕得到具有溝槽的第一器件，包括：

于所述n型GaN漂移層的遠(yuǎn)離所述GaN單晶襯底側(cè)形成光刻膠層；

對所述光刻膠層進(jìn)行曝光和顯影，于所述光刻膠層得到預(yù)設(shè)圖案；

根據(jù)所述預(yù)設(shè)圖案，對所述n型GaN漂移層進(jìn)行刻蝕得到具有溝槽的第一器件；其中，所述溝槽的形狀與所述預(yù)設(shè)圖案相對應(yīng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的GaN肖特基二極管的制備方法，其特征在于，所述對所述第二器件進(jìn)行預(yù)處理，包括:

采用干法去膠的方式去除所述第二器件中發(fā)生碳化后的所述光刻膠層，得到具有與所述溝槽的深度相等的金剛石膜層；

對去除所述光刻膠層的所述第二器件進(jìn)行酸洗，完成所述第二器件的預(yù)處理。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN肖特基二極管的制備方法，其特征在于，所述于所述第二器件的兩側(cè)分別形成歐姆電極層和肖特基電極層得到GaN肖特基二極管，包括：

于所述n型GaN漂移層設(shè)有所述溝槽的一側(cè)形成肖特基電極層；

于所述GaN單晶襯底的遠(yuǎn)離所述n型GaN漂移層側(cè)形成歐姆電極層；

對所述歐姆電極層和所述GaN單晶襯底之間進(jìn)行熱退火工藝處理，得到GaN肖特基二極管。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GaN肖特基二極管的制備方法，其特征在于，所述于所述n型GaN漂移層設(shè)有所述溝槽的一側(cè)形成肖特基電極層，包括：

于所述n型GaN漂移層設(shè)有所述溝槽的一側(cè)形成依次疊設(shè)的Ni層和Au層，得到肖特基電極層；其中，所述Ni層覆蓋所述溝槽開口的部分區(qū)域。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的GaN肖特基二極管的制備方法，其特征在于，所述于所述GaN單晶襯底的遠(yuǎn)離所述n型GaN漂移層側(cè)形成歐姆電極層，包括：

于所述第二器件中所述GaN單晶襯底的遠(yuǎn)離所述n型GaN漂移層側(cè)形成依次疊設(shè)的Ti層、Al層、Ni層以及Au層，得到歐姆電極層。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的GaN肖特基二極管的制備方法，其特征在于，所述提供GaN單晶襯底，包括：

對GaN單晶的兩側(cè)進(jìn)行拋光處理，得到GaN單晶襯底；其中，所述GaN單晶襯底的厚度取值范圍為150um-400um。

10.一種GaN肖特基二極管，其特征在于，由如權(quán)利要求1-9中任意一項所述的GaN肖特基二極管的制備方法制成，包括GaN單晶襯底、疊設(shè)于所述GaN單晶襯底的一側(cè)的n型GaN漂移層和肖特基電極層、以及疊設(shè)于所述GaN單晶襯底的另一側(cè)的歐姆電極層，所述n型GaN漂移層的遠(yuǎn)離所述GaN單晶襯底側(cè)具有溝槽，所述溝槽內(nèi)填充有金剛石膜層，所述金剛石膜層在所述n型GaN漂移層形成金剛石終端結(jié)構(gòu)，所述肖特基電極層覆蓋所述溝槽開口的部分區(qū)域。