、GaN、ZnO、AlN、AlGaN、Al2O3、金刚石、SiC等体材料，也可以选用上述体材料衬底上生长的单层或多层三族氮化物材料或ZnO材料形成的复合衬底材料。然后在衬底I上沉积掩膜层2。掩膜层2的材料可以选用Si02、SiN, A1203等高阻特性材料，沉积方法可以选用PECVD、磁控溅射等。接着在掩膜层2的上表面涂覆光刻胶层，并通过光刻选择性刻蚀掩膜层2形成选择生长的窗口 3。刻蚀窗口 3的形状根据需要可考虑为矩形，圆形，六边形等多边形结构。
[0030]参见图2b，在生长窗口 3的位置外延生长三族氮化物三维结构4，并通过调节生长条件控制三维结构4的横截面成矩形，梯形或者三角形。这种选择性外延生长方法的巨大优势在于能够生长出具有低位错密度的三族氮化物材料。通过测量可得三维结构顶端的缺陷密度相比较于底端的缺陷密度低I一2个数量级。三族氮化物材料可以是AlN、GaN、InN、不同组分的AlGaN、InGaN、AlInN、AlInGaN的单层或它们的复合层结构，生长方法为M0CVD、CVD、MBE，LPCVD 等方法。
[0031]参见图2c，在三族氮化物三维结构4的侧壁和掩膜层2的上表面沉积阻挡层5 ;制作方法是:首先在整个结构的上表面沉积阻挡层，沉积方法同掩膜层2的方法一致，然后刻蚀掉沉积在三维结构4顶端的阻挡层，只留下侧壁阻挡层5。由于三族氮化物三维结构4的底端相对于顶端具有较大的缺陷密度，因此阻挡层5能有效地保护三维结构4的底端，防止形成大的反向漏电流。
[0032]参见图2d，在三族氮化物三维结构4的顶端沉积肖特基金属层6，使得肖特基金属层6与三族氮化物三维结构4形成良好的肖特基接触，肖特基金属层6材料为金、铂、镍、钯、钴、铜、银、钨、钛等金属或合金。
[0033]参见图2e，在阻挡层5的适当位置刻蚀通孔7，然后在开孔位置沉积欧姆接触层8，使得欧姆接触层8与衬底层形成良好的欧姆接触。
[0034]通过上述制备步骤，可以制备出具有插指结构的肖特基势皇二极管，该二极管兼顾横向和纵向导通特性，此外，由该实例制备的肖特基势皇二极管的金属半导体接触面具有较低的缺陷密度，同时表面缺陷是构成肖特基势皇二极管反向漏电的主要通道，因此制备的肖特基势皇二极管能够大大的改善器件的漏电，使得该器件具有高耐压、低漏电等良好的电学特性。优化的，当衬底层中存在二维电子气导电沟道时，有利于肖特基势皇二极管的横向电流运输。附图5是基于实施例1制备的一种具有条形三维结构的三族氮化物肖特基势皇二极管的立体视图。
[0035]实施例2
如附图6所示，为本发明的另一种结合了纵向和横向导电结构的三族氮化物肖特基势皇二极管的横截面视图。本实施例中的结构与实施例1基本相同，不同之处在于将肖特基接触层6的金属层扩展至整个三维结构4的顶端，并与阻挡层5形成交叠。实施例2相比较于实施例1的好处在实施例2具有场板结构，有效地避免了电流的集边效应，有利于导通更大的正向电流。附图7是基于实施例2制备的一种具有六角金字塔结构的三族氮化物肖特基势皇二极管的立体视图。
[0036]实施例3
如附图8所示，为本发明的实施例3，一种纵向导通结构的三族氮化物肖特基势皇二极管的横截面视图。本实施例中的结构与实施例1基本相同，不同之处在于欧姆接触层8位于衬底I的背面并与衬底I形成良好的欧姆接触。实施例3不必要刻蚀通孔结构7，工艺相对简单，并且该结构的肖特基接触层和欧姆接触层位于器件的上下表面，使得该器件具有纵向导通特性，避免了电流的集边效应，便于实现多个器件的并联封装。附图9是基于实施例3制备的一种具有条形三维结构的三族氮化物肖特基势皇二极管的立体视图。
[0037]实施例4
如附图10所示，为本发明的实施例4，另一种纵向导通结构的三族氮化物肖特基势皇二极管的横截面视图。本实施例中的结构与实施例2基本相同，不同之处在于肖特基接触层6不仅仅只覆盖三族氮化物三维结构4的顶端，而是覆盖在包括三族氮化物三维结构4和阻挡层5的整个上表面。该结构的优势在于沉积肖特基接触层6的过程中不必利用掩膜工艺，进一步简化了工艺过程。附图11是基于第三实施例制备的三族氮化物肖特基势皇二极管的立体视图，其中图11 (a)、(b)具有条形三维结构，图11 (c)、(d)具有条形三维结构。
[0038]因为选择生长窗口 3可以为四边形、圆形或六边形等多边形图形，因此可以外延生长出具有不同形状的三族氮化物三维结构。同时可以通过调节外延生长条件沉积出横截面为三角形、梯形或矩形结构的三族氮化物材料，更进一步制备出相应的肖特基势皇二极管。图3是利用四边形的选择生长窗口 3沉积的具有不同横截面的三维结构的立体视图，其中图3 (a)表不二角形，图3 (b)表不梯形，图3 (C)表不四边形。图4是利用圆形的选择生长窗口 3沉积的具有不同横截面的三维结构的立体视图，其中图4 (a)表示三角形，图4 (b)表示梯形，图4 (c)表示四边形。结合以上材料生长的形状，相应三维结构的肖特基势皇二极管可以被制备并在本专利的保护范围。
[0039]综上所述，本发明所提供的三族氮化物肖特基势皇二极管的优势在于:利用选择区域外延技术生长出具有低位错密度的厚膜三族氮化物三维结构，并利用低缺陷密度的厚膜三族氮化物三维结构制造出具有高耐压、低漏电的三族氮化物肖特基势皇二极管。本发明同时提供了横向和纵向导电结构的三族氮化物肖特基势皇二极管，便于多个器件的并联封装，具有实现大功率肖特基器件的可行性。
[0040]以上对本发明所提供的三族氮化物肖特基势皇二极管的典型实施例进行了公开。显然，并非每个实施例都仅包含一个技术方案，本领域技术人员可以通过各实施例中的技术方案组合出多种变化和修正方案，这些方案同样在本发明的保护范围。因此本说明书不应理解为对本发明的限制。
【主权项】
1.一种三族氮化物肖特基势皇二极管的生长及制备方法，其特征在于，肖特基接触制备在选择区域外延方法生长出的三维结构的低位错区，包括以下步骤: 步骤1:在衬底(I)上沉积掩膜介质层(2); 步骤2:在掩膜介质层(2)上选择性刻蚀出用于选择生长的窗口(3); 步骤3:在窗口(3)中外延生长三维三族氮化物结构(4)； 步骤4:在三维三族氮化物结构(4)的侧壁及掩膜介质层(2)的上表面沉积阻挡层(5); 步骤5:在三维三族氮化物结构(4)顶端的低位错区沉积肖特基接触层(6); 步骤6:制作欧姆接触电极，其制作方式为:在衬底(I)的背面沉积金属欧姆接触层(8)，该结构具有纵向导通特性，或在阻挡层(5)上刻蚀通孔(7)并沉积金属欧姆接触层(8 )，该结构结合了纵向和横向导通特性。
2.根据权利要求1所述的三族氮化物肖特基势皇二极管的生长及制备方法，其特征在于，当在阻挡层(5)上刻蚀通孔(7)并沉积金属欧姆接触层(8)时，所述步骤5中沉积的肖特基接触层(6 )与阻挡层(5 )形成部分交叠。
3.根据权利要求1所述的三族氮化物肖特基势皇二极管的生长及制备方法，其特征在于，当欧姆接触电极(8)位于衬底(I)的背面时，所述步骤5中沉积的肖特基接触层(6)覆盖在包括三族氮化物三维结构(4)和阻挡层(5)的整个上表面。
4.根据权利要求1至3任一项所述的三族氮化物肖特基势皇二极管的生长及制备方法，其特征在于，底层衬底是S1、GaN, ZnO, A1N、Al2O3、金刚石或SiC体材料中任意一种，或在上述体材料衬底上生长的单层或多层三族氮化物材料或ZnO材料形成的复合衬底材料。
5.根据权利要求1至3任一项所述的三族氮化物肖特基势皇二极管的生长及制备方法，其特征在于，所述三族氮化物是A1N、GaN, InN或由不同组分的AlGaN、InGaN, AlInN,AlInGaN构成的单层或复合层结构，生长方法为MOCVD、CVD、MBE或LPCVD方法。
6.根据权利要求1至3任一项所述的三族氮化物肖特基势皇二极管的生长及制备方法，其特征在于，掩膜介质层(2)和阻挡层(5)的材料选用Si02、SiN或Al2O3高阻特性材料，沉积方法选用PECVD或磁控溅射。
7.根据权利要求1至3任一项所述的三族氮化物肖特基势皇二极管的生长及制备方法，其特征在于，所述窗口(3)选用多边形结构或圆形结构。
【专利摘要】本发明公开了一种厚膜、低缺陷密度、高耐压的三族氮化物肖特基势垒二极管（SBD）的制备方法，该三族氮化物SBD利用了选择区域外延生长的方法，其结构由下到上依次包括：底层衬底，带有选择区域生长窗口的介质层，以及利用选择性外延生长获得的三族氮化物三维结构，用于防止漏电的侧壁阻挡层，肖特基接触层和欧姆接触层。本发明利用选择性外延生长方法获得的三维三族氮化物结构具有大的厚度和更低的缺陷密度，使得SBD具有更低的反向漏电流和更高的反向击穿电压，同时，本发明结构简单，易于实现多器件的并联封装，在大电流高耐压SBD器件方面具有广泛前景。
【IPC分类】H01L21-329, H01L29-872
【公开号】CN104795324
【申请号】CN201510064188
【发明人】张佰君, 陈杰, 刘扬
【申请人】中山大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年2月6日