一种准垂直结构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CN115775730A(43)申请公布日2023.03.10(21)申请号202310101818.1(22)申请日2023.02.13(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)发明人武乐可朱廷刚李亦衡(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)H01L29/872(2006.01)H01L29/06(2006.01)H01L29/20(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图3页(54)发明名称一种准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种准垂直结构GaN肖特基二极管的制备方法，涉及肖特基二极管技术领域。本发明采用一次性生长P‑GaN的方式，可以实现产业化。在P‑GaN刻蚀过程，N‑GaN暴露出来的表面会受到刻蚀损伤，导致其与后续的肖特基金属接触的界面质量变差，从而会导致器件的反向漏电增加，反向耐压降低，本发明通过覆盖一层薄的AlN薄膜，由于ALD沉积（原子层沉积）的AlN具有晶体结构，与GaN的晶格常数能较好地匹配，因此可以修复刻蚀后N‑GaN表面的刻蚀损伤。本发明将AlN薄膜的厚度控制在4nm以内，薄的AlN层在器件加正向电压时，电子会通过隧穿的方式从N‑GaN进入到肖特基电极，形成电流，从而不影响开启电压。CN115775730ACN115775730A权利要求书1/1页1.一种准垂直结构GaN肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将衬底放入MOCVD设备中，在所述衬底上依次外延生长N+GaN层、N‑GaN层和P‑GaN层；在需要制作肖特基接触的区域，刻蚀P‑GaN直至暴露出N‑GaN表面，其他区域的P‑GaN保留，形成刻蚀凹槽和P‑GaN台面；采用原子层沉积设备在所述P‑GaN台面的部分区域和所述刻蚀凹槽沉积AlN薄膜；所述P‑GaN台面的部分区域和所述刻蚀凹槽相连；所述AlN薄膜的厚度在4nm以内；在需要制作欧姆接触的区域，刻蚀P‑GaN层及N‑GaN层，直至暴露出N+GaN层为止；在暴露出N+GaN层的位置制作欧姆电极，在所述AlN薄膜表面制作肖特基电极，所述AlN薄膜将P‑GaN和N‑GaN与肖特基电极隔开，得到准垂直结构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，所述衬底为蓝宝石衬底。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述AlN薄膜中Al和N的原子比为1:1。4.权利要求1~3任一项所述制备方法制备得到的准垂直结构GaN肖特基二极管。2CN115775730A说明书1/4页一种准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及肖特基二极管技术领域，尤其涉及一种准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法。背景技术[0002]GaN是宽禁带半导体材料的一种，由于优良的电学特性。它具有大的禁带宽度，能够达到高的击穿电场强度，高的热导率，强的抗腐蚀能力和强的抗辐照能力等得天独厚的优势，使其在功率电子器件等方面的性能远远超过以Si材料为代表的第一代及以GaAs为代表的第二代半导体材料。[0003]准垂直结构GaNSBD（肖特基二极管）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。准垂直结构的常规GaNSBD如图1所示，用MOCVD设备在衬底上依次生长重掺杂的n型GaN（N+GaN）和轻掺杂的n型GaN（N‑GaN），然后制作肖特基电极和欧姆电极。为了提升器件的反向耐压，有人提出在结边缘处制作保护环，可以减弱结周围的边缘电场，如图2所示。在N‑GaN的两边开出凹槽，然后填充p型GaN(P‑GaN)，利用P‑GaN与N‑GaN之间的耗尽作用，减小了肖特基结的边缘电场，提升了耐压。但是这种方式无法产业化，因为N‑GaN两边开出凹槽后，需要将晶圆重新放入MOCVD设备中，重新生长P‑GaN。对MOCVD来讲，重新生长P‑GaN是难以实现的，因为N‑GaN生长完，拿出MOCVD后，其表面接触空气后会发生变化，即使用最优的化学处理方式，也不能使表面回到原始的状态。最终制作的器件，由于N‑GaN和P‑GaN的界面质量很差，达不到提升耐压的要求。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法，既能实现降低肖特基结边缘电场的作用，又能保证肖特基结的质量，所制作的GaNSBD工艺简单，反向耐压高，具有很好的产业化前景。[0005]为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：[0006]本发明提供了一种准垂直结构GaN肖特基二极管的制备方法，包括以下步骤：将衬底放入MO