一种GaN基异质结横向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CN115064577A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210492878.6(22)申请日2022.05.07(71)申请人西安电子科技大学地址710071陕西省西安市太白南路2号申请人西安电子科技大学广州研究院(72)发明人陈晓今刘志宏郝璐高广杰李蔚然邢伟川赵胜雷段小玲张进成郝跃(74)专利代理机构西安嘉思特知识产权代理事务所(普通合伙)61230专利代理师刘长春(51)Int.Cl.H01L29/06(2006.01)H01L29/872(2006.01)H01L21/329(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图6页(54)发明名称一种GaN基异质结横向肖特基二极管及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种GaN基异质结横向肖特基二极管及其制备方法，制备出的二极管包括：自下而上依次层叠设置的衬底层、成核层、过渡层、缓冲层、沟道层、插入层、势垒层、帽层；从帽层表面开始自上而下直至沟道层内部刻蚀有凹槽，在凹槽内设置有阳极，阳极覆盖帽层的部分区域；在凹槽还设置有介质层，介质层包裹阳极直至插入层内部或势垒层内部，阳极与帽层部分区域之间设置有介质层；阳极的部分区域覆盖介质层，可以减少由阳极向各层内壁泄露电流的路径，从而降低器件工作漏电流。另外介质层可以增加阳极金属与二维电子气沟道的等效电学距离，有效减少二极管的阳极寄生电容。CN115064577ACN115064577A权利要求书1/2页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2CN115064577A权利要求书2/2页道层(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)、Ga