一种低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031159A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202310316493.9(22)申请日2023.03.29(71)申请人江苏能华微电子科技发展有限公司地址215600江苏省苏州市张家港市杨舍镇福新路2号B12幢(72)发明人武乐可李亦衡朱廷刚(74)专利代理机构北京高沃律师事务所11569专利代理师黄明光(51)Int.Cl.H01L21/329(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/872(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称一种低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法，属于半导体材料技术领域。本发明提供的低反向漏电准垂直结构GaNSBD，在刻蚀后余下N‑GaN层的侧壁及刻蚀平台的部分区域（也即N+GaN表面的部分区域）进行离子注入，将注入区域的GaN变成绝缘体，阻止了电子从侧壁向欧姆电极的流动（即表面漏电），从而降低了反向漏电流，提升了器件的反向耐压。CN116031159ACN116031159A权利要求书1/1页1.一种低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在衬底上依次外延生长N+GaN层和N‑GaN层；在所述N‑GaN层表面制作肖特基电极；对所述肖特基电极未覆盖区域的N‑GaN层的外周进行刻蚀，直到暴露出下方的N+GaN层，形成刻蚀平台；对剩余N‑GaN层的侧壁和所述刻蚀平台的部分区域进行离子注入，使被注入离子的GaN变成绝缘体，形成绝缘区域；所述刻蚀平台进行离子注入的区域与剩余N‑GaN层的侧壁相连接；在所述绝缘区域表面和N‑GaN层表面除肖特基电极以外的区域覆盖钝化层；在所述刻蚀平台表面钝化层以外的区域制备欧姆电极，使所述欧姆电极与所述钝化层相连接，得到低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离子注入的反应气体为氮气或氩气。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离子注入的条件包括：注入能量132为100~200keV，离子束电流为10~20μA，注入剂量为1~2×10/cm。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钝化层为SiO2层或SiN层。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述肖特基电极采用的电极材料包括Ni/Au、Ni/Ag或Ni/Pt。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述欧姆电极采用的电极材料包括Al、Ti或Al/TiN。7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述N+GaN层的掺杂浓度在1×1019/cm3以上。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述N‑GaN层的掺杂浓度小于1×1018/cm3。9.权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管。2CN116031159A说明书1/4页一种低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法。背景技术[0002]宽禁带半导体材料是最近十多年的研究热点，其中GaN材料由于具有大的禁带宽度、高的击穿场强、高的热导率、耐腐蚀能力强等特点，受到越来越多的关注。用GaN材料制作的肖特基二极管（SBD)，具有大电流、低正向开启电压、高反向耐压、低恢复时间等特点，成为大家研究的热点。GaN的应用为客户带来很多好处，例如，它可以降低二极管的开关损耗，因为在关断阶段无电压过冲，不需要有源吸能组件，提高能效和温度性能。还可以在多个方面优化用户电路的设计，通过提高能效，可以降低对散热器的需求；通过提高工作频率，可以使用更小的无源组件，达到降低噪声的要求；在开关时没有高频振荡现象，可以降低FIR滤波器的要求。[0003]准垂直结构GaNSBD成本低、导通电阻小，但反向耐压较小，如何增加准垂直器件的耐压是业界的研究课题。准垂直结构的GaNSBD需要刻蚀N‑GaN层（轻掺杂的n型GaN层），将N+GaN层（重掺杂的n型GaN层）暴露出来，从而制作欧姆电极。刻蚀N‑GaN后，N‑GaN的侧壁会受到刻蚀损伤，侧壁会有部分导电离子残留，即使后续在侧壁覆盖钝化层，也不能完全将导电离子去除，最终会使器件在加反向电压时（即在欧姆电极上加高压），部分电子会从N‑GaN侧壁流向欧姆电极，从而形成反向漏电流，降低了器件的反向耐压。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法，本发明制备的准垂直结构GaNSBD能够降低反向漏电流，