[发明专利]渐变Al组分AlGaN/GaN肖特基二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种渐变Al组分AlGaN/GaN肖特基二极管，其自下而上包括：衬底(1)、重掺杂n型非极性GaN外延层(2)和轻掺杂n型AlGaN层(3)，且重掺杂n型非极性GaN外延层(2)上设有由金属Ti/Al/Ti/Au材料制作的欧姆接触电极(4)，轻掺杂n型渐变Al组分AlGaN层(3)上设有由金属Ni/Au材料制作的肖特基接触电极(5)，其特征在于，轻掺杂n型AlGaN层(3)中的Al组分是由下到上从0.01至1非线性变化。

2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述的重掺杂n型非极性GaN外延层(2)，其厚度为2-5μm，掺杂浓度为10¹⁸-10²⁰cm^-3。

3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述的轻掺杂n型渐变Al组分AlGaN层(3)，其厚度为4-8μm，掺杂浓度为10¹⁴-10¹⁶cm^-3。

4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述的欧姆接触电极(4)，其金属厚度为190-230nm。

5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：所述的肖特基接触电极(5)，其金属厚度为350-480nm。

6.一种渐变Al组分AlGaN/GaN异质结肖特基势垒二极管的制备方法，包括如下步骤：

1)热处理：

将蓝宝石材料衬底经过打磨和清洗之后，置于金属有机化学气相淀积MOCVD反应室中，将反应室的真空度降低到小于2×10^-2Torr；

向反应室通入氢气，在MOCVD反应室压力达到为20-760Torr条件下，将衬底加热到温度为900-1200℃，并保持5-10min，完成对衬底基片的热处理；

2)在蓝宝石衬底上采用MOCVD工艺生长厚度为2-5μm的重掺杂n型非极性GaN层(2)，其中掺杂浓度保持在10¹⁸-10²⁰cm^-3；

3)在重掺杂的n型非极性GaN层上生长轻掺杂n型渐变Al组分AlGaN层：

3a)在重掺杂的n型非极性GaN层上采用MOCVD工艺，在温度为950-1100℃的条件下，通过改变Al源和Ga源的流量，使其Al组分由下到上从0.01至1非线性变化，生长厚度为4-8μm的AlGaN层；

3b)采用光刻工艺刻蚀掉部分轻掺杂n型渐变Al组分AlGaN层直至露出重掺杂n型非极性GaN层表面；

4)制作欧姆接触电极：

采用标准光刻工艺在重掺杂n型非极性GaN层蒸发溅射金属Ti/Al/Ti/Au多层结构，其中金属Ti的厚度为30-40nm，金属Al的厚度为50-60nm，金属Au的厚度为80-90nm，并在850-950℃的温度下的氢气氛围中快速热退火5-10min；

5)制作肖特基接触电极：

采用标准光刻工艺在轻掺杂n型渐变Al组分AlGaN蒸发溅射金属Ni/Au，其中金属Ni的厚度为50-80nm，金属Au的厚度为300-400nm。完成对肖特基二极管的制备。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤2)在非极性GaN体材料衬底上采用MOCVD工艺生长重掺杂n型非极性GaN层(2)，其工艺条件如下：

反应室温度为1000-1100℃，

保持反应室压力为20-60Torr，

向反应室中同时通入流量为2500-3000sccm的氨气，流量为150-180sccm的镓源和流量为60-80sccm的硅源。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：步骤3a)在重掺杂的n型GaN层(2)上采用MOCVD工艺生长轻掺杂n型渐变Al组分AlGaN层(3)，其工艺条件如下：

反应室温度为1000-1100℃，

保持反应室压力为20-60Torr，

向反应室中同时通入流量为2500-3000sccm的氨气、流量从250sccm到0sccm渐变的镓源、流量从0μmol/min到50μmol/min渐变的Al源和流量为10-20sccm的硅源。