[發(fā)明專利]改善終端邊緣峰值電場(chǎng)的氧化鎵肖特基二極管及制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211027807.5
• 申請(qǐng)日: 2022-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN115312605A
• 公開（公告）日: 2022-11-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭雪峰;洪悅?cè)A;王鑫煬;張豪;何云龍;馬曉華;郝躍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/872
• 分類號(hào): H01L29/872;H01L29/06;H01L29/24;H01L21/329
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種改善終端邊緣峰值電場(chǎng)的氧化鎵肖特基二極管,由下至上依次包括陰極歐姆金屬層(1)，重?fù)诫s氧化鎵襯底(2)，n型輕摻雜氧化鎵外延層(3)，陽極肖特基金屬(4)，其特征在于，所述陽極肖特基金屬(4)的終端邊緣外沉積有p型氧化鎳層(5)，以與n型輕摻雜氧化鎵外延層(3)形成耗盡區(qū)，使得陽極金屬(4)邊緣的氧化鎵部分電子被p型半導(dǎo)體耗盡，有效減弱終端邊緣峰值電場(chǎng)的分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述p型氧化鎳層(5)采用單環(huán)結(jié)構(gòu)或雙環(huán)結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述陽極肖特基金屬(4)的下半部分位于n型輕摻雜氧化鎵外延層(3)的內(nèi)部或位于n型輕摻雜氧化鎵外延層(3)的表面。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于：

所述陰極歐姆金屬層(1)采用雙層金屬Ti/Au，其靠近氧化鎵襯底層(2)第一層Ti的厚度為10～30nm，第二層Au金屬的厚度為250～400nm；

所述重?fù)诫s氧化鎵襯底(2)的厚度為400～650μm，其摻雜濃度為2×10¹⁸m^-3～2×10¹⁹m^-3，摻雜離子種類為Sn離子。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述結(jié)構(gòu)，其特征在于：

所述n型輕摻雜氧化鎵外延層(3)的厚度為5～15μm，摻雜載流子濃度為10¹⁵～10¹⁷m^-3，摻雜離子種類為Sn離子；

所述陽極肖特基金屬(4)的蒸發(fā)金屬為Ni/Au，且靠近n型輕摻雜氧化鎵外延層(3)第一層金屬Ni的厚度為45～55nm，第二層金屬Au的厚度為300～400nm；

所述p型氧化鎳層(5)厚度為50～100nm。

6.一種制備權(quán)利要求1二極管方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)選用氧化鎵襯底(2)，并對(duì)其依次進(jìn)行丙酮-異丙醇-去離子水清洗；

2)采用氫化物氣相外延技術(shù)HVPE在清洗后的氧化鎵襯底正面進(jìn)行外延輕摻雜氧化鎵層(3)的生長(zhǎng)；

3)采用磁控濺射在氧化鎵襯底的背面沉積歐姆陰極金屬(1)，并對(duì)歐姆陰極金屬(1)進(jìn)行歐姆退火；

4)利用光刻工藝在n型輕摻雜氧化鎵外延層(3)形成陽極圖案，并根據(jù)陽極圖案采用電子束蒸發(fā)沉積陽極金屬(4)；

4)采用磁控濺射方法在n型輕摻雜氧化鎵外延層(3)與陽極金屬(4)整體的上部沉積氧化鎳層(5)；

5)采用BCl₃/Cl₂電感耦合等離子體刻蝕技術(shù)對(duì)氧化鎳層(5)進(jìn)行刻蝕開孔，再通過丙酮-乙醇清洗以及氮?dú)獯蹈蓪?duì)陽極金屬(4)上部的氧化鎳層(5)剝離，完成器件制作。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述方法，其特征在于：所述2)中采用氫化物氣相外延技術(shù)HVPE對(duì)清洗后的氧化鎵襯底(2)進(jìn)行n型輕摻雜氧化鎵外延層(3)的生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)如下：

2a)在氫化物氣相外延立式反應(yīng)器的高溫反應(yīng)區(qū)中依次通入氨氣、氯化氫氣體與高純金屬Ga，設(shè)置反應(yīng)器的溫度為800～900℃，使得溫度氯化氫氣體與高純金屬Ga在此溫度下反應(yīng)生成GaCl和GaCl₃；

2b)將高溫反應(yīng)區(qū)中所生成的GaCl和GaCl₃推入低溫反應(yīng)區(qū)，再把氧化鎵襯底(2)正面朝上置于HVPE立式反應(yīng)器低溫反應(yīng)區(qū)中同時(shí)通入氧氣，在500～650℃溫度下使高溫反應(yīng)區(qū)產(chǎn)物GaCl、GaCl3與氧氣發(fā)生反應(yīng)，在氧化鎵襯底(2)正面上生成厚度為5～15μm，摻雜載流子濃度為10¹⁵～10¹⁷m^-3的n型輕摻雜外延層氧化鎵(3)。