[发明专利]蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管及其反向漏电改善方法

说明书

本发明公开了一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管及其反向漏电改善方法，将蓝宝石基GaN样品进行清洗；采用光刻工艺制备光刻胶腌膜；采用感应耦合等离子干法刻蚀工艺对以上样品进行刻蚀操作，直到刻蚀到n⁺GaN层；采用O等离子体对刻蚀过后的GaN样片进行后处理，采用电子束在GaN样品上蒸镀Ti/Al/Ni/Au金属层，并进行退火处理；采用电子束进行Ni/Au肖特基接触的制备，本发明方法高效，操作简单且容易实现，为GaN宽禁带半导体的进一步应用打下基础。

技术领域

本发明属于功率半导体器件技术领域，具体涉及一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管及其反向漏电改善方法。

背景技术

以氮化镓(GaN)为代表的第三代宽禁带半导体材料，凭借其高的临界击穿场强、高的电子饱和漂移速度，正迅速成为高频大功率器件的首选材料。尤其在功率二极管整流器件领域更是具有重要的应用前景，肖特基二极管(SBD)作为一种重要的两端电子元件在检波、混频等电路中具有重要的应用。

但是，目前存在的一个重要问题在于制备的肖特基二极管的反向漏电都普遍较大，使得器件在很低的反向偏压下就发生了提前的预击穿，严重降低了器件的性能和应用，所以如何有效的减小反向漏电对于扩大GaN肖特基二极管的应用极为重要。

目前，报道的减小准垂直氮化镓肖特基二极管反向漏电的方法主要有采用紫外臭氧工艺对表面进行处理，然后在进行肖特基阳极金属的制备；而关于等离子体处理对于GaN肖特基二极管的影响，目前报道的很少，仅有的研究主要仅限于氟基等离子体对于AlGaN肖特基接触的影响，几乎没有等离子体对于GaN准垂直肖特基二极管的研究报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管及其反向漏电改善方法，经过O等离子体处理的蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管，具有反向漏电低，电流开关比高，整流特性优异等特点。

本发明采用以下技术方案：

蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法，采用光刻工艺在蓝宝石基GaN样品表面制备光刻胶腌膜；采用感应耦合等离子干法刻蚀工艺对光刻处理后的蓝宝石基GaN样品进行刻蚀操作，刻蚀得到n⁺GaN层；采用O等离子体对刻蚀处理后的蓝宝石基GaN样品进行后处理；采用电子束在后处理过的蓝宝石基GaN样品上蒸镀Ti/Al/Ni/Au金属层，进行退火处理，最后采用电子束对退火处理后的蓝宝石基GaN样品进行Ni/Au肖特基接触制备。

具体的，台面刻蚀的光刻胶腌膜厚度大于等于刻蚀的台面深度。

进一步的，光刻胶腌膜的厚度为7～8μm。

具体的，后处理的时间为20～40min，功率为80～120W，氧气流量为15～25sccm。

具体的，采用电子束E-beam进行蒸镀，控制真空度在2×10^-6Torr以下，金属层厚度总计在260～350nm。

具体的，退火处理在Ar环境下，退火温度为800～850℃，时间为20～30s。

具体的，Ni/Au肖特基接触的厚度为150～240nm。

具体的，制备光刻胶腌膜前，先将蓝宝石基GaN样品依次用丙酮、异丙醇和去离子水进行清洗。

本发明的另一个技术方案是，一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管，蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管的反向漏电整体从2～2.8×10^-5A/cm²降低到1～1.5×10^-6A/cm²。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：