[发明专利]具有异质结终端的氮化镓肖特基势垒二极管及制备方法

权利要求书

1.一种具有异质结终端的氮化镓肖特基势垒二极管，其自下而上包括衬底层(1)、氮化镓沟道层(2)、铝镓氮势垒层(3)，铝镓氮势垒层(3)上部的两端分别为欧姆阴极金属层(4)和肖特基阳极金属层(5)，其特征在于：

肖特基阳极金属层(5)的左侧设有P型氧化镍层(6)，以使器件在反向工作时，形成的耗尽区更宽，耗尽效果更强，降低反向漏电流的大小；

欧姆阴极金属层(4)与P型氧化镍层(6)之间设有钝化介质层(7)，以填补铝镓氮势垒层(3)中的N空位，降低漏电流大小，进而增高击穿电压。

2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

肖特基阳极金属层(5)采用嵌入式凹槽结构，即一侧与P型氧化镍层(6)紧贴，下部嵌入到氮化镓沟道层(2)中，其凹槽深度为10nm～100nm。

3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

所述铝镓氮势垒层(3)的厚度为10nm～100nm；

所述氮化镓沟道层(2)的厚度为100nm～2um；

所述P型氧化镍层(6)的厚度为100nm～500nm。

4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

所述钝化介质层(7)，采用的介质材料为SiO₂、Al₂O₃、Si₃N₄中的一种，其厚度为50nm～200nm。

5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

所述欧姆阴极金属层(4)，采用Ti、Al、Ni、Au和Pt金属中的一种材料形成单层或多种材料组成多层。

6.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

所述肖特基阳极金属层(5)，采用Ni、Au和W金属中的一种材料形成单层或多种材料组成多层。

7.一种具有异质结终端的氮化镓肖特基势垒二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)选用自下而上依次包括衬底层(1)、氮化镓沟道层(2)和铝镓氮势垒层(3)的外延片；

2)在铝镓氮势垒层(3)上进行第一次光刻形成图案，并采用电子束蒸发工艺在该图案区域生长欧姆阴极金属并进行热退火处理，形成欧姆阴极金属层(4)；

3)在铝镓氮势垒层(3)上进行第二次光刻形成图案，并采用反应离子刻蚀工艺，向下刻10nm～100nm至氮化镓沟道层(2)内，形成凹槽；

4)在铝镓氮势垒层(3)上进行第三次光刻形成图案，并采用溅射工艺在该图案区域生长厚为100nm～500nm的P型氧化镍，形成P型氧化镍层(6)；

5)在铝镓氮势垒层(3)上进行第四次光刻形成图案，并采用电子束蒸发工艺在该图案区域生长肖特基阳极金属并进行热退火处理，形成肖特基阳极金属层(5)；

6)在铝镓氮势垒层(3)上进行第五次光刻形成图案，并采用化学气相淀积工艺在该图案区域淀积厚度为50nm～200nm的钝化介质层(7)，完成整个器件的制作。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：

所述(2)中采用电子束蒸发的工艺条件为：工作真空：5E-4Pa；反应室气体：Ti、Al、Ni、Au和Pt金属中的一种或多种；蒸发速率：0.1nm/s；蒸发功率：30W～40W；

所述(5)中采用电子束蒸发的工艺条件为：工作真空：5E-4Pa；反应室气体：Ni/Au，或W；蒸发速率：0.1nm/s；蒸发功率：30W～40W。

9.根据权利要求7所述的方法，其中步骤(3)中采用反应离子刻蚀工艺进行刻蚀，其工艺条件如下：

反应室压强：5mTorr，

反应室气体：Cl₂与BCl₃，

反应室气体流速比例：Cl₂：BCl₃＝75sccm：30sccm，

RF射频源：150W～200W。

10.根据权利要求7所述的方法，其中步骤(6)中采用增强型化学气相淀积的工艺条件如下：

反应室压强：2000mTorr，

反应室气体：SiH₄、N₂O、N₂这三种气体，或SiH₄与O₂这两种气体，或Ar、N₂O、TMA这三种气体，

反应室气体流速比例：SiH₄：N₂O：N₂＝40sccm：710sccm：180sccm，或SiH₄：O₂＝40sccm：710sccm，或Ar：N₂O：TMA＝700sccm：800sccm：100sccm，

反应室温度：220℃～380℃，

RF射频源：20W～30W。