[发明专利]一种氮化物平面结构共振隧穿二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化物平面结构共振隧穿二极管，其特征在于，所述共振隧穿二极管包括：衬底、发射极掺杂层、发射极非掺隔离层、双势垒结构、集电极非掺隔离层、集电极掺杂层、发射极电极、集电极电极以及钝化层；其中，在衬底上依次外延生长发射极掺杂层、发射极非掺隔离层、双势垒结构、集电极非掺隔离层和集电极掺杂层，从而形成外延晶片；形成掩膜板，所述掩膜板的图形包括同心的圆形和部分环形；通过掩膜板刻蚀外延晶片至发射极掺杂层的上半部分，从而在外延晶片上分别形成圆柱形台面和部分环形台面；在圆柱形台面和部分环形台面的侧面和上表面沉积钝化层；去除掩膜板，掩膜板上的钝化层自动剥离，分别暴露出圆柱形台面和部分环形台面的集电极掺杂层表面，暴露出的集电极掺杂层的表面分别为圆形和部分环形，从而形成自对准剥离开窗；在暴露出来的圆形的集电极掺杂层的表面形成集电极电极，以及在暴露出来的部分环形的集电极掺杂层的表面形成发射极电极，所述发射极电极和集电极电极形成平面结构。

2.如权利要求1所述的共振隧穿二极管，其特征在于，所述发射极掺杂层和集电极掺杂层为硅或锗掺杂的GaN，掺杂浓度不低于5×10¹⁸cm^-3，厚度在100～300nm之间。

3.如权利要求1所述的共振隧穿二极管，其特征在于，所述发射极非掺隔离层和集电极非掺隔离层为本征GaN，或者In组分在0.01～0.2之间的InGaN或Al组分在0.01～0.3之间的AlGaN合金，厚度不超过20nm。

4.如权利要求1所述的共振隧穿二极管，其特征在于，所述部分环形的张角在180°～270°之间。

5.如权利要求1所述的共振隧穿二极管，其特征在于，所述钝化层为低温蒸镀的二氧化硅或氮化硅。

6.如权利要求1所述的共振隧穿二极管，其特征在于，所述双势垒结构包括发射极势垒、势阱层和集电极势垒；其中，势阱层的禁带宽度低于发射极势垒和集电极势垒的禁带宽度；发射极势垒和集电极势垒的厚度以及禁带宽度为对称或非对称；发射极势垒和集电极势垒为非掺杂的AlN或AlGaN合金，势阱层为非掺杂的GaN、In组分在0.01～0.2之间的InGaN或Al组分在0.01～0.3之间的AlGaN，各层厚度在0.5～6nm之间。

7.一种氮化物平面结构共振隧穿二极管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

1)按照对共振隧穿二极管的峰谷电流比和峰值电流密度的需求进行理论计算，对共振隧穿二极管的结构进行模拟和优化；

2)对衬底进行预处理，使表面洁净直接用于外延生长；

3)利用外延生长设备在衬底上依次外延生长发射极掺杂层、发射极非掺隔离层、双势垒结构、集电极非掺隔离层和集电极掺杂层，从而形成外延晶片；

4)利用材料表征设备对外延晶片的晶体质量进行表征反馈，如果外延晶片的性能不满足需要，则优化生长条件，返回步骤1)重新制备，直到获得符合要求的外延晶片，进入步骤5)；

5)制备掩膜板，掩膜板的图形包括同心的圆形和部分环形；

6)通过掩膜板刻蚀外延晶片至发射极掺杂层的上半部分，从而在外延晶片上分别形成圆柱形台面和部分环形台面；

7)在圆柱形台面和部分环形台面的侧面和上表面低温沉积钝化层；

8)去除掩膜板，掩膜板上的钝化层自动剥离，分别暴露出圆柱形台面和部分环形台面的集电极掺杂层的表面，暴露出的集电极掺杂层的表面分别为圆形和部分环形，从而形成自对准剥离开窗；

9)在暴露出来的集电极掺杂层的表面蒸镀电极材料，从而在圆形的集电极掺杂层的表面形成集电极电极，以及在部分环形的集电极掺杂层的表面形成发射极电极，发射极电极和集电极电极形成平面结构。