[发明专利]一种GaN基异质结横向肖特基二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种GaN基异质结横向肖特基二极管，其特征在于，包括：

自下而上依次层叠设置的衬底层(1)、成核层(2)、过渡层(3)、缓冲层(4)、沟道层(5)、插入层(6)、势垒层(7)、帽层(8)；沟道层(5)与插入层(6)之间形成高电子密度的二维电子气沟道；

从帽层(8)表面开始自上而下直至沟道层(5)内部刻蚀有凹槽，在所述凹槽内设置有阳极(10)，所述阳极(10)覆盖所述帽层的部分区域；在远离所述阳极一端的帽层上设置阴极(11)；在凹槽还设置有介质层(9)，所述介质层(9)包裹所述阳极(10)直至插入层(6)内部或势垒层(7)内部，阳极与帽层部分区域之间设置有介质层(9)。

2.根据权利要求1所述的一种GaN基异质结横向肖特基二极管，其特征在于，介质层(9)的材料为介电常数小于3.9的低k介质材料，以降低凹槽中阳极金属与二维电子气之间的寄生电容。

3.根据权利要求2所述的一种GaN基异质结横向肖特基二极管，其特征在于，低K介质材料包括多孔二氧化硅、碳掺二氧化硅、氟掺二氧化硅和碳硅氧氢化物。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种GaN基异质结横向肖特基二极管，其特征在于，包括：

衬底层(1)厚度为100-1500μm；

成核层(2)厚度为50-300nm；

过渡层(3)厚度为0.5-3μm；

缓冲层(4)厚度为0.5-10μm；

沟道层(5)厚度为50-500nm；

插入层(6)厚度为0.5-3nm；

势垒层(7)厚度为2-40nm；

帽层(8)厚度为1-5nm。

5.一种GaN基异质结横向肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：

S1：获取衬底(301)；

S2：在衬底(301)上依次外延生长AlN成核层(302)、渐变AlGaN过渡层(303)、GaN缓冲层(304)、GaN沟道层(305)、AlN插入层(306)、InAlN势垒层(307)以及GaN帽层(308)；

S3：自上而下刻蚀GaN帽层(308)两端直至沟道层(305)内部，以使刻蚀所形成的结构中刻蚀部分与未刻蚀部分形成阶梯，未刻蚀部分表面为所述阶梯的上台阶面，刻蚀部分表面为阶梯的下台阶面；

S4：在GaN帽层(308)的部分表面依次淀积Ti、Al、Ni、Au金属，并进行退火处理形成阴极(311)，以使阴极(311)与GaN帽层(308)实现欧姆接触；

S5：依次对GaN帽层(308)、InAlN势垒层(307)、AlN插入层(306)刻蚀，刻蚀直至所述势垒层(307)或AlN插入层(306)的内部，得到阳极凹槽侧壁钝化区(S1)；

S6：在GaN帽层(308)的部分表面及所述阳极凹槽侧壁钝化区(S1)内生长低k介质材料，得到介质层(309)；

S7：借助光刻工艺，刻蚀所述阳极凹槽侧壁钝化区内部分的介质层(309)蚀界面到达所述GaN沟道层(305)内部，形成阳极凹槽(S2)；

S8：在所述阳极凹槽(S2)内部依次淀积Ni、Au金属形成阳极(310)，阳极(310)与GaN沟道层(305)中的二维电子气沟道形成肖特基接触。

6.根据权利要求5所述的一种GaN基异质结横向肖特基二极管的制备方法，其特征在于，在S3中，对GaN帽层(308)、InAlN势垒层(307)、AlN插入层(306)、GaN沟道层(305)进行刻蚀，刻蚀的深度为150nm。

7.根据权利要求5所述的一种GaN基异质结横向肖特基二极管的制备方法，其特征在于，在所述S5中，采用电感耦合等离子体(ICP)刻蚀工艺，对GaN帽层(308)、势垒层(307)和插入层(306)进行刻蚀。

8.根据权利要求5-7任一项所述的一种GaN基异质结横向肖特基二极管的制备方法，其特征在于，介质层(309)的材料为介电常数小于3.9的低k介质材料，以降低凹槽中阳极金属与二维电子气之间的寄生电容。