[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

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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
• 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)事務所(普通合伙) 44312
• 代理人: 鐘連發(fā)

本發(fā)明提供了一種GaN肖特基二極管的制備方法及GaN肖特基二極管，包括：提供GaN單晶襯底，并在GaN單晶襯底上形成n型GaN漂移層；對n型GaN漂移層的遠離GaN單晶襯底側(cè)進行刻蝕得到具有溝槽的第一器件；形成填充于第一器件的溝槽內(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；在對第二器件進行預處理之后，于第二器件的兩側(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。相比較于現(xiàn)有技術(shù)中離子注入、場板結(jié)構(gòu)以及金屬保護環(huán)等終端結(jié)構(gòu)，具有金剛石終端結(jié)構(gòu)的GaN肖特基二極管不僅可以有效的提高半導體器件的耐壓、降低峰值電場，降低半導體器件的反向漏電，還可以有效的給半導體器件散熱；同時，制備方法較為簡單，降低生產(chǎn)成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于半導體制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種GaN肖特基二極管的制備方法及GaN肖特基二極管。

背景技術(shù)

氮化鎵(GaN)是一種重要的第三代半導體材料，因具備禁帶寬度大、擊穿電場高、熱導率大、電子飽和漂移速率高和抗輻射能力強等優(yōu)越性能，在固態(tài)光源和電力電子、微波射頻器件等領(lǐng)域，具有非常好的應用前景和市場潛在價值。

二極管是半導體器件工藝中最常用的器件，GaN肖特基二極管具有開關(guān)頻率高和正向壓降低等優(yōu)點，廣泛應用于電路設計及邏輯門設計。在相關(guān)技術(shù)中，肖特基二極體在實際制備過程中都會采用終端結(jié)構(gòu)降低峰值電場，常見的終端結(jié)構(gòu)有離子注入、場板結(jié)構(gòu)及金屬保護環(huán)結(jié)構(gòu)，其中離子注入是提升器件耐壓、降低峰值電場最有效的結(jié)構(gòu)，但缺點是成本高、工藝復雜和周期長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種GaN肖特基二極管的制備方法及GaN肖特基二極管，旨在解決相關(guān)技術(shù)中的肖特基二極體在實際制備過程中所采用終端結(jié)構(gòu)成本高、工藝復雜和周期長的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明第一方面提供了一種GaN肖特基二極管的制備方法，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漂移層的遠離所述GaN單晶襯底側(cè)進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行預處理之后，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，所述歐姆電極層設于所述GaN單晶襯底的遠離所述n型GaN漂移層側(cè)。

優(yōu)選地，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：

對所述第一器件進行酸洗；

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

優(yōu)選地，所述對所述第一器件進行酸洗，包括：

配置HCl與H₂O具有預定比例的鹽酸；

利用所述鹽酸，對所述第一器件進行清洗。

優(yōu)選地，所述對所述n型GaN漂移層的遠離所述GaN單晶襯底側(cè)進行刻蝕得到具有溝槽的第一器件，包括：

于所述n型GaN漂移層的遠離所述GaN單晶襯底側(cè)形成光刻膠層；

對所述光刻膠層進行曝光和顯影，于所述光刻膠層得到預設圖案；

根據(jù)所述預設圖案，對所述n型GaN漂移層進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設圖案相對應。

優(yōu)選地，所述對所述第二器件進行預處理，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；