[发明专利]基于F离子保护环结构的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管及制作方法

权利要求书

1.一种基于F离子保护环结构的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管，自下而上包括衬底(1)、成核层(2)、缓冲层(3)、插入层(4)和势垒层(5)，势垒层(5)的上方设有阳极(7)和阴极(8)，该阳极(7)与阴极(8)之间为钝化层(9)，其特征在于，势垒层(5)中的阳极下方1～3μm长度内注有F离子，形成F离子保护环(6)，以降低阳极下方边缘的电场峰值，提高击穿电压。

2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于，衬底(1)采用蓝宝石或Si或SiC或GaN体材料。

3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

成核层(2)采用AlN，厚度为40～100nm。

缓冲层(3)采用GaN，厚度为1～5μm。

4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

插入层(4)采用AlN,厚度为0.5～2nm；

势垒层(5)采用AlGaN,厚度为15～30nm。

5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：钝化层(9)采用SiN或SiO₂或Al₂O₃或HfO₂介质。

6.一种基于F离子保护环结构的AlGaN/GaN肖特基势垒二极管制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对衬底表面进行消除悬挂键的预处理，将预处理后的衬底置于H₂氛围的反应室在950℃的高温下进行热处理，再采用MOCVD工艺，在衬底上外延生长厚度为40～100nm AlN成核层；

2)在AlN成核层上采用MOCVD工艺淀积厚度为1～5μm的本征GaN缓冲层；

3)在GaN缓冲层上采用MOCVD工艺淀积厚度为0.5～2nm的AlN插入层；

4)在AlN插入层上采用MOCVD工艺淀积厚度为15～30nm的AlGaN势垒层；

5)在AlGaN势垒层上一次制作掩膜，并采用磁控溅射工艺在该势垒层上方沉积阴极金属，并在830℃的高温下进行退火，再在势垒层上方的另一侧上，采用磁控溅射工艺沉积阳极金属，该阴极金属采用Ti/Al或Ti/Al/Ni/Au或Ti/Al/Mo/Au，该阳极金属采用Ni/Au/Ni或Ni/Au或W/Au或Mo/Au；

6)在AlGaN势垒层上二次制作掩膜，并采用RIE工艺对开孔区域进行F离子注入，即使用功率为135～150W的CF₄等离子体注入150s～180s，形成长度为1～3μm的F离子保护环；

7)将进行完上述步骤的外延片放入等离子体增强化学气相淀积PECVD反应室内，进行钝化层沉积；

8)对阳极和阴极上的钝化层进行光刻、刻蚀，形成阳极接触孔和阴极接触孔，完成整个器件的制作。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤1)和步骤3)的MOCVD工艺参数是：反应室压力为10～100Torr，Al源流量为40-100μmol/min，氨气流量为3000-6000sccm，氢气流量为1000-2000sccm。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤2)的MOCVD工艺参数是：反应室压力为10～100Torr，Ga源流量为40-100μmol/min，氨气流量为3000-6000sccm，氢气流量为1000-2000sccm。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤4)中的MOCVD工艺参数是：反应室压力为10～100Torr，Al源流量为40-100μmol/min，Ga源流量为40-100μmol/min，氨气流量为3000-6000sccm，氢气流量为1000-2000sccm。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于步骤5)中的磁控溅射工艺，条件是：采用纯度均为99.999％的铝、钛、镍、镆、钨、铅和金为靶材，并将反应室压强保持在8.8～9.2×10^-2Pa。