[发明专利]一种金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法

权利要求书

1.一种金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法，其特征在于包括下列步骤：在金刚石衬底表面自下而上依次外延生长重、轻掺杂的n型金刚石多层结构，并在多层结构上沉积过渡介质层；对过渡介质层依次进行光刻、显影、腐蚀或刻蚀工艺处理，形成图形化的n型金刚石层台面；接着在露出的n型金刚石层表面依次外延生长本征氮化镓层或量子阱层结构、p型氮化镓层、介质保护层和钝化层；最后通过光刻、显影、刻蚀、薄膜沉积工艺在p型氮化镓层和n型金刚石层上形成p型和n型金属电极，从而得到了n型金刚石-p型氮化镓结合的金刚石基氮化镓异质结二极管器件。

2.根据权利要求1所述的金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）在金刚石衬底表面自下而上依次进行元素重、轻掺杂或注入外延生长n型金刚石多层膜，并对其进行精密抛光处理；

（2）通过等离子体增强化学气相沉积、电子束蒸发、脉冲激光熔融中的一种技术，在抛光后的n型金刚石多层膜表面沉积过渡介质层；

（3）对过渡介质层进行常规光刻、显影、湿法腐蚀/干法刻蚀的工艺处理，形成图形化的n型金刚石层台面；

（4）在露出的n型金刚石层表面采用金属有机化学气相沉积技术依次外延生长本征氮化镓层或量子阱层结构、p型氮化镓层；

（5）去除剩余过渡介质层，在p型氮化镓层表面自下而上依次沉积介质保护层和金刚石钝化层；

（6）通过常规光刻、显影、湿法腐蚀/干法刻蚀工艺在p型氮化镓层和n型金刚石层上形成p型和n型电极区域；

（7）采用电子束蒸发或磁控溅射等技术在p型和n型电极区域沉积金属多层薄膜，并剥离出p型和n型金属电极，最后对金属电极进行保护气氛退火处理，得到金刚石基氮化镓异质结二极管器件。

3.根据权利要求2所述的金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中，金刚石衬底包括金刚石自支撑多晶膜或金刚石单晶；所述重、轻掺杂n型金刚石多层膜包括n型或p型金刚石层，掺杂元素为磷或硼，载流子浓度为10¹⁵~10¹⁹ cm^-3，制备方法包括微波等离子体化学气相沉积或热丝化学气相沉积。

4.根据权利要求2所述的金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中，过渡介质层薄膜包括氧化硅、氮化硅、镍的单层或多层结构的刻蚀掩膜层，厚度为100~800 nm。

5.根据权利要求2所述的金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，过渡介质层腐蚀后露出n型金刚石层中间部分圆形或方形顶面。

6.根据权利要求2所述的金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，本征氮化镓层厚度为5~20 µm，或量子阱层厚度为10~100 nm；所述p型氮化镓层包括p型或n型氮化镓，掺杂元素为镁或硅，厚度为200~800 nm，载流子浓度为10¹⁵~10²¹cm^-3。

7.根据权利要求2所述的金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，介质保护层包括氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或氮化铝薄膜，制备方法包括等离子体增强化学气相沉积、电子束蒸发、激光熔融蒸发或磁控溅射技术；金刚石钝化层制备方法包括微波等离子体化学气相沉积或热丝化学气相沉积技术；介质层保护厚度为50~500nm，金刚石层厚度为200~800 nm。

8.根据权利要求2所述的金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法，其特征在于：所述步骤（7）中，金属电极材料包括钛/铂/金、钛/铝/金、铬/铂/金多层薄膜中的一种，多层膜电极厚度为1~10 µm；保护气氛为氩气或氮气，退火温度为300~800 ℃。

9.根据权利要求1所述的金刚石基氮化镓异质结二极管器件的制备方法，其特征在于：通过改变掺杂类型，能同时得到p型金刚石-n型氮化镓结合的金刚石基氮化镓异质结二极管。