[发明专利]带台面终端的金刚石肖特基势垒二极管器件及其制备方法

说明书

本发明公开了带台面终端的金刚石肖特基势垒二极管器件及其制备方法，通过对样品的清洁处理，背面欧姆接触金属层的制备及合金处理，肖特基电极的制备，漂移层的刻蚀，刻蚀损伤修复，钝化介质沉积，介质孔刻蚀，上述过程得到二极管器件。本发明针对现有金刚石肖特基势垒二极管器件，肖特基接触电极边缘电场高导致器件耐压降低的问题，以肖特基电极为掩模对漂移层进行刻蚀，实现肖特基电极和刻蚀后漂移层的自对准，开发了带有台面终端的金刚石肖特基势垒二极管器件制备技术，具有肖特基电极和刻蚀后的漂移层自对准，边缘峰值电场抑制能力强，反向漏电低，抗辐照能力强等优点。

技术领域

本发明涉及带台面终端的金刚石肖特基势垒二极管器件及其制备方法，属于半导体器件制备技术领域。

背景技术

金刚石半导体材料具有超宽禁带、高临界击穿场强和高热导率等优异的特性，是研制下一代高性能功率器件的理想材料。采用金刚石研制的肖特基势垒二极管具有导通电阻低、击穿电压高、高温稳定性好以及抗辐照能力强等优势。然而，肖特基电极边缘会出现边缘电场效应，使该处由于电场聚集而提前击穿，从而大幅度降低器件的反向击穿电压。采用各种终端技术是降低肖特基势垒二极管器件边缘峰值电场的有效方法。其中台面终端技术被广泛应用于各种pn二极管器件中，并使器件获得了接近理想的击穿电压。但由于无法实现肖特基电极和刻蚀后漂移层的完全套准，台面终端技术一直未能成功应用至金刚石肖特基势垒二极管器件中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供带台面终端的金刚石肖特基势垒二极管器件及其制备方法，解决了现有金刚石肖特基势垒二极管器件边缘电场聚集导致器件耐压能力下降的问题，具有边缘电场抑制能力强、导通电阻低、高温稳定性好和抗辐照能力强的特点。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

带台面终端的金刚石肖特基势垒二极管器件，包括从下往上依次设置的欧姆接触金属层、高掺杂金刚石衬底、轻掺杂漂移层、肖特基电极，高掺杂金刚石衬底的下表面与欧姆接触金属层的上表面尺寸相同，高掺杂金刚石衬底的横截面为凸字形，轻掺杂漂移层设置于凸字形凸出部分的表面上，肖特基电极的下表面与轻掺杂漂移层的上表面尺寸相同，肖特基电极的上表面两端、肖特基电极的侧面、轻掺杂漂移层的侧面以及高掺杂金刚石衬底的上表面除凸出部分的表面均覆盖有钝化介质。

作为本发明二极管器件的一种优选方案，所述高掺杂金刚石衬底、轻掺杂漂移层的掺杂类型相同，同为n型掺杂或p型掺杂。

作为本发明二极管器件的一种优选方案，所述欧姆接触金属层为以钛为基底的多层金属结构，钛的厚度大于10nm且小于50nm。

作为本发明二极管器件的一种优选方案，所述肖特基电极为钛、铝、镍、金、铂、钨、铜其中一种金属，或者至少两种金属的组合，且肖特基电极的厚度为100nm～1000nm。

带台面终端的金刚石肖特基势垒二极管器件的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，采用有机试剂，通过超声的方式清洗金刚石材料样品，金刚石材料样品的结构包括从下往上依次设置的高掺杂金刚石衬底、轻掺杂漂移层，且高掺杂金刚石衬底和轻掺杂漂移层的掺杂类型相同；

步骤2，在高掺杂金刚石衬底的下表面通过电子束蒸发或溅射的方法，制备欧姆接触金属层，并在真空条件下进行合金处理；

步骤3，在轻掺杂漂移层的上表面利用光刻胶定义肖特基接触区域，然后利用金属蒸发和剥离工艺制备肖特基电极；

步骤4，以肖特基电极为掩模，完全刻蚀掉轻掺杂漂移层，同时刻蚀部分高掺杂金刚石衬底，且总的刻蚀厚度大于轻掺杂漂移层的厚度，且小于轻掺杂漂移层与高掺杂金刚石衬底厚度之和；

步骤5，对经过步骤4得到的样品进行损伤修复；