专利名称：基于SiC衬底的太赫兹GaN耿氏二极管及其制作方法
技术领域：
本发明属于微电子领域，涉及宽带隙半导体GaN材料的耿氏二极管结构，可用于高频、大功率等领域。
背景技术：
以GaN、SiC为代表的宽带隙半导体材料，是继以半导体Si为代表的第一代半导体材料和以GaAs为代表的第二代半导体材料之后，在近十年迅速发展起来的新型半导体材料。GaN基半导体材料具有宽带隙、直接带隙、高电子漂移速度、高热导率、耐高电压、耐高温、抗腐蚀、抗辐射、高异质结二维电子气浓度等优良特性，因此在毫米波大功率电子器件领域受到了人们广泛的关注。太赫兹(THz)技术作为一门新兴的科学技术，由于其具有很多独特的特性以及优势，吸引了许多科研工作者去研究。太赫兹的频率范围为IOOGHz ΙΟΤΗζ，因此要想获得太赫兹的频率，必须提高器件的工作频率。GaN基材料由于本身所具有的特性而成为首要的选择。GaN同传统的化合物半导体GaAs相比具有更高的工作频率和输出功率，且GaN的负阻振荡器基频频率可达750GHz，远远大于GaAs的140GHz，而更为重要的是，在THz工作频率， GaN基器件的输出功率比GaAs高一到两个数量级，可以达到几百毫瓦甚至几瓦的功率。已经提出的耿氏器件结构有m+Ai/n+的“三明治”结构、凹槽掺杂结构和采用 AWaN层作为电子发射层的结构。但是这几种结构都存在着一些不足。对于n7n/n+结构的耿氏器件，电子经过电场的加速获得能量，从而跃迁至卫星能谷，产生负阻效应。但是电子必须经过较长一段距离才能获得足够的能量，造成的结果就是器件的工作频率不是太高。 为了解决这个问题，后来提出了凹槽掺杂的结构，这种结构对于器件的性能有一定程度的提升，但是并不是特别显著。近年来提出的耿氏器件结构是采用AKiaN变组分作为电子发射层的结构。这种结构虽然对器件性能有显著的提升，但是也存在一些问题。因为AlGaN与 GaN之间存在着晶格常数的差异，所以在界面处会导致压电极化效应的产生，而且异质结界面处的位错密度较高。压电极化效应和位错都会影响器件的性能。
发明内容
本发明的目的在于改善GaN基耿氏器件结构，采用InAlN层作为耿氏器件的电子发射层，以消除因为晶格常数差异而产生的压电极化效应，能够显著地降低界面的位错密度、减小“死区”长度，从而改善GaN耿氏二极管的器件性能。本发明的技术方案是这样实现的1.技术原理由于III-V族氮化物在高频高功率方面的优异表现，使得近年来在该方面的研究取得了很大的进展。而近来对于三元氮化物InAlN的研究也取得了更深入的进展。在室温下InAlN的近代宽带可以从0. 6eV变化到6. 2eV,并且当h组份在14% 22%之间变化时，与GaN的晶格失配率保持在0. 5%以内参考文献J. F. Carl in, M. Llegems，Appl. Phys.Lett.，Vol. 83，No. 4，28July 2003。特别地当 In 组份为 17% 18%时，InAlN 的晶格常数与GaN的晶格常数相当。因此在GaN上外延生长InAlN可以得到位错密度很低的异质结界面，从而可以得到没有压电极化效应的InAlN/GaN异质结界面。本发明也正是利用了这一特点，在耿氏器件有源层内插入h组份为14% 22%的InAlN层作为电子发射层。而且InAlN的禁带宽度大于GaN的禁带宽度，与GaN构成异质结时，会在GaN侧形成三角形势阱，电子会被限制在势阱内，形成二维电子气0DEG)。当器件两端施加电压以后，在器件的纵向形成电场。随着电场强度的增大，电子能够获得足够的能量以挣脱势阱的束缚，注入到有源区。因为注入到有源区的电子具有高能量，所以电子很容易发生谷间跃迁，从低能谷跃迁至高能谷，最终进入负阻区，形成耿氏振荡。基于该原理得到的耿氏器件结构能够显著地降低“死区”长度，缩短耿氏器件有源区的长度，从而改善器件的工作频率和转换效率。2.本发明的器件结构本发明的器件从下到上分别为SiC衬底、AlN成核层、n+GaN欧姆接触层、电子发射层、n-GaN有源层和n+GaN欧姆接触层，其特征在于电子发射层采用h组份为14% 22% 的InAlN材料，厚度为80 200nm ；SiC衬底上刻蚀有通孔，衬底的底部淀积有金属Ti/Al/ Ni/Au，该金属通过通孔与上电极相连，形成纵向器件结构。 所述AlN成核层厚度为30 50nm。所述的n+GaN阴极欧姆接触层的厚度为0. 5 1. 5 μ m，掺杂浓度为1 2 X IO1W30所述的n_GaN有源层厚度为0. 5 2μπι，掺杂浓度为0. 5 2X1017cm_3。所述的n+GaN阳极欧姆接触层的厚度为100 400nm，掺杂浓度为1 2 X 1018cnT3。3.本发明的器件制作方法，包括如下步骤(1)在η型或绝缘型SiC基片上采用金属有机物化学气相淀积MOCVD方法，先外延生长厚度为30 50nm的AlN成核层，再外延生长掺杂浓度为1 2 X 1018cnT3、厚度为 0. 5 1. 5 μ m的n+GaN阴极欧姆接触层；(2)在阴极欧姆接触层上利用脉冲金属有机物化学气相淀积PMOCVD方法，生长厚度为80 200nm，In组份为14% 22%的电子发射层InAlN ；(3)在InAlN电子发射层上利用MOCVD方法，依次外延生长掺杂浓度为0. 5 2 X 1017cnT3、厚度为0. 5 2 μ m的rTGaN有源层和掺杂浓度为1 2 X 1018cnT3、厚度为100 400nm的n+GaN阳极欧姆接触层；(4)在GaN外延层上采用刻蚀技术形成直径为的大圆形台面，刻蚀深度至SiC 衬底上表面，30μπι < d 大< 60 μ m ；(5)在所述大圆形GaN台面上继续采用刻蚀技术，形成耿氏直径为、、的小圆形有源台面，刻蚀深度至n+GaN阴极欧姆接触层，10 μ m < d小< 20 μ m ；(6)在小圆形有源台面上和刻蚀露出的n+GaN阴极欧姆接触层上淀积Ti/Al/Ni/ Au多层金属，经金属剥离，在小圆形台面上形成圆形电极，即耿氏二极管的阳极，在阴极欧姆接触层面上形成环形连接电极；(7)在1000°C的温度下，通入Ar2,进行时间为50秒钟的快速热退火，使n+GaN与小圆形电极金属和环形连接电极金属之间形成欧姆接触；(8)在步骤中露出的环形SiC衬底背面刻蚀形成η个通孔，η >= 1，刻蚀深度至环形连接电极；(9)在刻蚀形成的SiC通孔以及SiC衬底背面淀积Ti/Al/Ni/Au多层金属，形成衬底电极10，衬底电极与环形连接电极一起构成耿氏二极管阴极；(10)采用PECVD在器件正面淀积厚度为200 400nm的SiN钝化层，并在小圆形台面开孔9，露出耿氏二极管阳极。本发明具有如下优点A.本发明的GaN太赫兹耿氏二极管由于采用了 h组份为14% 22%的InAlN作为电子发射层，所以得到了低位错密度的InAlN/GaN异质结界面，消除了因为晶格常数差异而引起的压电极化效应，并且能够缩短“死区”长度，从而显著地提高器件性能，使本发明的耿氏二极管在太赫兹频段可以输出更高的功率和频率。B.本发明的GaN太赫兹耿氏二极管采用了半绝缘或η型SiC衬底，通过在SiC衬底刻蚀通孔的方法，使得在SiC衬底背面的金属能够与上电极相连，以整个大面积的衬底作为耿氏二极管的阴极，因此显著地降低了器件寄生串联电阻，并且采用SiC材料作为衬底，大幅提高了衬底散热能力，有利于高频耿氏振荡的维持，提高GaN耿氏二极管的高频高功率特性。C.本发明的GaN耿氏二极管具有纵向的电极结构，完全兼容传统耿氏二极管的封装工艺，非常有利于高频谐振腔内的安装和制作太赫兹振荡组件。
图1是本发明GaN基耿氏二极管的剖面结构图；图2是图1的俯视图；图3是本发明制作GaN基耿氏二极管的工艺流程图。
具体实施例方式参照图1和图2，本发明的太赫兹GaN耿氏二极管器件结构从下到上分别为半绝缘或η型SiC衬底层、AlN成核层、n+GaN阴极欧姆接触层、InAlN电子发射层、n_GaN渡越层和fGaN阳极欧姆接触层。SiC衬底不仅作为生长GaN耿氏器件结构层的物理支撑层，同时也起到散热的作用，在SiC衬底上设有通孔1，通孔的个数为n，n>= 1 ；AlN成核层的厚度为30 50nm，起到SiC与GaN之间晶格匹配过渡、调节SiC与GaN之间应力和降低GaN外延层位错密度的作用；n+GaN阴极欧姆接触层的掺杂浓度为1 2 X 1018cnT3，厚度为0. 5 1. 5 μ m，在该层上设有大圆形台面7，台面的直径为d大，30 μ m < d大< 60 μ m ；rTGaN渡越层的掺杂浓度为0. 5 2X 1017cm_3，厚度为100 400nm，该掺杂浓度和厚度决定了耿氏畴的形成和耿氏振荡频率的高低mtaN阳极欧姆接触层的掺杂浓度为1 2X 1018cnT3，厚度为 100 400nm，在该层上设有小圆形台面6，台面的直径为d小，10 μ m < d小< 20 μ m。所述阳极欧姆接触层n+GaN的上面是由Ti/Al/Ni/Au多层金属构成的小圆形电极 4，即二极管的阳极；在阴极欧姆接触层n+GaN台面上是由Ti/Al/Ni/Au多层金属构成的环形连接电极5 ；通孔以及衬底背面也是由Ti/Al/Ni/Au多层金属组成，环形连接电极通过通孔与背面衬底电极相连，共同构成二极管的阴极。二极管的阳极为圆形，环形连接电极为外侧的环形，如图2所示，通孔以及SiC背面电极在图中没有画出。
参照图3，本发明的太赫兹GaN耿氏二极管的制作方法，给出如下三种实施例实施例1 本发明制作太赫兹GaN耿氏二极管的步骤如下步骤一，选用直径为2英寸4H_SiC半绝缘型SiC衬底基片，背面减薄至150 μ m衬
底厚度。步骤二，在MOCVD上采用三甲基铝与高纯氮气作为铝源与氮源，在SiC基片上首先生长一层厚度为30nm的低温AlN成核层，其生长条件为温度为600°C，压力为40托。步骤三，继续采用MOCVD工艺，以三乙基镓和高纯氮气分别作为镓源和氮源，硅烷气体作为η型掺杂源，在AlN成核层上外延生长一层掺杂浓度为1. OX 1018cnT3、厚度为 0. 5 μ m的n+GaN阴极欧姆接触层，生长条件为温度为1000°C、压力为40托。步骤四，在n+GaN阴极欧姆接触层上采用PMOCVD工艺外延生长一层厚度为80nm、 In组份为17%的InAlN电子发射层，其生长条件是温度为650°C，压力为200托，载气为氮气，三甲基铝、三乙基镓、三甲基铟和氨气分别为Al源、( 源、h源和N源，其中氨气采用脉冲方式通入，以使III族原子在与N原子结合前有充分的时间在表面移动，三甲基铝和三甲基铟分别在不同的时间通入，以避免Al原子和原子对N原子的竞争，提高材料的结晶质量。步骤五，在InAlN电子发射层上继续采用MOCVD工艺外延生长一层掺杂浓度为 0. 5X IO17CnT3、厚度0. 5μπι的n—GaN渡越层，采用三乙基镓和高纯氮气分别作为镓源和氮源，硅烷气体作为η型掺杂源，其生长条件是温度为ΙΟΟΟ ，压力为40托；改变硅烷气体流量，继续生长掺杂浓度为1.0X1018cnT3、厚度为IOOnm的n+GaN阳极欧姆接触层。步骤六，在上述的GaN多层外延层上光刻形成直径为30 μ m的大圆形掩膜图形；再采用反应离子RIE刻蚀方法，使用BCl3An2刻蚀气体源，刻蚀GaN多层外延层，刻蚀深度达到SiC界面层，形成大圆形的隔离台面。步骤七，在形成的大圆形隔离台面上光刻形成直径为IOym的同轴小圆形台面掩膜图形，继续采用反应离子刻蚀，使用BCI3An2刻蚀气体源，刻蚀深度进入到下欧姆接触 n+GaN层中200nm，形成二极管阴极有源区台面7。步骤八，在整个器件表面采用真空电子束蒸发设备依次蒸发Ti/Al/Ni/Au多层金属，厚度分别为30nm/120nm/50nm/160nm，经过金属剥离形成小圆形的二极管阳极4和环形连接电极5。步骤九，对整个器件进行快速热退火处理，退火条件为950°C，50秒钟，氩气气氛， 形成GaN欧姆接触。步骤十，在步骤六中刻蚀露出的SiC衬底背面通过光刻形成4个通孔掩模图形，通孔的直径为10 μ m,采用反应离子RIE刻蚀方法，使用BCl3An2刻蚀气体源，在SiC衬底刻蚀 4个通孔，刻蚀深度至环形电极；然后采用电子束蒸发设备在SiC衬底背面依次淀积厚度分别为30nm/120nm/50nm/200nm的多层金属Ti/Al/Ni/Au，形成衬底背面电极10，衬底背面电极通过通孔与环形连接电极相连，构成耿氏二极管的阴极。步骤^^一，采用PECVD工艺在器件正面淀积厚度为200nm的SiN钝化层，钝化后在小圆形台面上方采用RIE刻蚀方法，利用CF4气体刻蚀形成开孔9，露出二极管阳极，完成器件的制作。
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经上述工艺步骤，最终形成的耿氏二极管管芯剖面参照图1所示。实施例2 本发明制作太赫兹GaN耿氏二极管的步骤如下步骤1，选用直径为3英寸6H_SiC导通型η型SiC衬底基片，掺杂浓度为 2. OX 1018cm"3,背面减薄至200 μ m衬底厚度。步骤2，以三甲基铝与高纯氮气作为铝源和氮源，采用温度为600°C，压力为40托的MOCVD工艺，在SiC基片上生长一层厚度为50nm的低温AlN成核层。步骤3，继续采用MOCVD工艺，在温度为1000°C、压力为40托的工艺条件下，以三乙基镓和高纯氮气分别作为镓源和氮源，硅烷气体作为η型掺杂源，在AlN成核层上外延生长一层掺杂浓度为2. OX 1018cm_3、厚度为1. 5 μ m的n+GaN阴极欧姆接触层。步骤4，InAlN电子发射层的外延生长4. 1)采用PMOCVD工艺在n+GaN阴极欧姆接触层上外延生长一层厚度为200nm、In 组份为18%的InAlN电子发射层，其生长条件是温度为650°C，压力为200托，载气为氮气，三甲基铝、三乙基镓、三甲基铟和氨气分别为Al源、( 源、源和N源4. 2)在生长过程中采用脉冲方式通入氨气，以使III族原子在与N原子结合前有充分的时间在表面移动，使三甲基铝和三甲基铟分别在不同的时间通入，以避免Al原子和 In原子对N原子的竞争，提高材料的结晶质量。步骤5，外延生长rTGaN渡越层与n+GaN阳极欧姆接触层5. 1)在温度为1000°C，压力为40托的工艺条件下，以三乙基镓和高纯氮气分别作为镓源和氮源，硅烷气体作为η型掺杂源，采用MOCVD工艺在InAlN电子发射层上外延生长一层掺杂浓度为2. OX 1017cm_3、厚度为2. 0 μ m的rTGaN渡越层；5. 2)在上述工艺条件下，改变硅烷气体流量，继续生长掺杂浓度为2. 0 X IO1W3, 厚度为400nm的n+GaN阳极欧姆接触层。步骤6，刻蚀大圆形的隔离台面6. 1)在上述的GaN多层外延层上光刻形成直径为60 μ m的大圆形掩膜图形；6. 2)在形成的大圆形掩膜图形上采用反应离子RIE刻蚀方法，使用BC13/C12刻蚀气体源，刻蚀GaN多层外延层，刻蚀深度达到SiC界面层，形成大圆形的隔离台面。步骤7，刻蚀二极管阴极有源区台面7. 1)在大圆形隔离台面上光刻形成直径为200 μ m的同轴小圆形台面掩膜图形；7. 2)在同轴小圆形台面掩膜图形上继续采用反应离子刻蚀，使用BC13/C12刻蚀气体源，刻蚀深度进入到下欧姆接触n+GaN层中500nm，形成二极管阴极有源区台面7。步骤8，在整个器件表面采用真空电子束蒸发设备依次蒸发厚度分别为 30nm/120nm/50nm/160nm的Ti/Al/Ni/Au多层金属，经过金属剥离形成小圆形的二极管阳极4和环形连接电极5。步骤9，对整个器件进行快速热退火处理，退火条件为950°C，50秒钟，氩气气氛， 形成GaN欧姆接触。步骤10，在SiC衬底上刻蚀通孔并淀积金属10. 1)在步骤6中刻蚀露出的SiC衬底背面通过光刻形成6个直径为10 μ m的通孔掩模图形，并采用反应离子RIE刻蚀方法，使用BCl3An2刻蚀气体源，在形成的通孔掩膜图形上刻蚀6个通孔，刻蚀深度至环形电极；10. 2)采用电子束蒸发设备在SiC衬底背面依次淀积厚度分别为 30nm/120nm/50nm/200nm的多层金属Ti/Al/Ni/Au，形成衬底背面电极10 ；10. 3)将衬底背面电极通过通孔1与环形连接电极5相连，构成耿氏二极管的阴极。步骤11，采用PECVD工艺在器件正面淀积厚度为400nm的SiN钝化层，钝化后在小圆形台面上方采用RIE刻蚀方法，利用CF4气体刻蚀形成开孔9，露出二极管阳极，完成器件的制作。经上述工艺步骤，最终形成的耿氏二极管管芯剖面参照图1所示。实施例3 本发明制作太赫兹GaN耿氏二极管的步骤如下步骤A，选用直径为3英寸4H_SiC半绝缘型SiC衬底基片，背面减薄至150 μ m衬
底厚度。步骤B，制作n+GaN阴极欧姆接触层Bi)首先以三甲基铝和高纯氮气分别作为铝源和氮源，采用MOCVD工艺在SiC基片上生长一层厚度为40nm的低温AlN成核层，其生长条件为温度为600°C，压力为40托；B2)在温度为1000°C、压力为40托的工艺条件下，继续采用MOCVD工艺，以三乙基镓和高纯氮气分别作为镓源和氮源，硅烷气体作为η型掺杂源，在AlN成核层上外延生长一层掺杂浓度为1. 5Χ 1018cm_3、厚度为l.OymW n+GaN阴极欧姆接触层。步骤C，在n+GaN阴极欧姆接触层上采用PMOCVD工艺外延生长一层厚度为150nm、 h组份为18%的InAlN电子发射层，其生长条件是温度为650°C，压力为200托，载气为氮气；三甲基铝为Al源、三乙基镓为( 源、三甲基铟为h源、氨气为N源；氨气采用脉冲方式通入，以使III族原子在与N原子结合前有充分的时间在表面移动；三甲基铝和三甲基铟分别在不同的时间通入，以避免Al原子和h原子对N原子的竞争，提高材料的结晶质量。步骤D，外延生长rTGaN渡越层与n+GaN阴极欧姆接触层Dl)采用三乙基镓和高纯氮气分别作为镓源和氮源，硅烷气体作为η型掺杂源， 在InAlN电子发射层上继续采用MOCVD工艺外延生长一层掺杂浓度为1. OX 1017cm_3、厚度 1. Ομπι的rTGaN渡越层，其生长条件是温度为1000°C，压力为40托；D2)在上述工艺条件下，改变硅烷气体流量，继续生长掺杂浓度为1. 5 X IO1W3, 厚度为200nm的fGaN阳极欧姆接触层。步骤E，在上述的GaN多层外延层上光刻形成直径为40 μ m的大圆形掩膜图形；再采用反应离子RIE刻蚀方法，使用BCl3An2刻蚀气体源，刻蚀GaN多层外延层，刻蚀深度达到SiC界面层，形成大圆形的隔离台面。步骤F，在形成的大圆形隔离台面上光刻形成直径为15 μ m的同轴小圆形台面掩膜图形，继续采用反应离子刻蚀，使用BCI3/CI2刻蚀气体源，刻蚀深度进入到下欧姆接触 n+GaN层中500nm，形成二极管阴极有源区台面7。
步骤G，在整个器件表面采用真空电子束蒸发设备依次蒸发Ti/Al/Ni/Au多层金属，厚度分别为30nm/120nm/50nm/160nm，经过金属剥离形成小圆形的二极管阳极4和环形连接电极5。步骤H，对整个器件进行快速热退火处理，退火条件为950°C，50秒钟，氩气气氛， 形成GaN欧姆接触。步骤I，通孔的形成以及淀积多层金属II)在步骤E中刻蚀露出的SiC衬底背面先通过光刻形成4个直径为10 μ m的通孔掩模图形，再采用反应离子RIE刻蚀方法，使用BCl3An2刻蚀气体源，然后在形成的掩膜图形上进行刻蚀，刻蚀深度至环形电极；1 采用电子束蒸发设备在SiC衬底背面依次淀积厚度分别为 30nm/120nm/50nm/200nm的多层金属Ti/Al/Ni/Au，形成衬底背面电极10，将衬底背面电极通过通孔与环形连接电极相连，构成耿氏二极管的阴极。步骤J，采用PECVD工艺在器件正面淀积厚度为300nm的SiN钝化层，钝化后在小圆形台面上方采用RIE刻蚀方法，利用CF4气体刻蚀形成开孔9，露出二极管阳极，完成器件的制作。经上述工艺步骤，最终形成的耿氏二极管管芯剖面参照图1所示。
权利要求
1. 一种基于衬底的以⑶作为电子发射层的太赫兹&^耿氏二极管，从下到上 分别为衬底、八⑶成核层、V欧姆接触层、电子发射层、『有源层和11+欧姆 接触层，其特征在于电子发射层采用III组份为14^ 22^的⑶材料，厚度为80 20011！11 ；810衬底上刻蚀有通孔(丨)，衬底的底部淀积有金属11/八1/附丨八11，该金属通过通孔 与环形电极巧)相连，形成纵向器件结构。
2.根据权利要求1所述的太赫兹&^耿氏二极管，其特征在于八⑶成核层厚度为30 50膽。
3.根据权利要求1所述的太赫兹耿氏二极管，其特征在于11+阴极欧姆接触层 ⑵的厚度为0.5 1.5 “III，掺杂浓度为1 2\1018側3。
4.根据权利要求1所述的太赫兹耿氏二极管，其特征在于『有源层厚度为 0丨5 2 “III，掺杂浓度为0丨5 2父1017。！11一3。
5.根据权利要求1所述的太赫兹耿氏二极管，其特征在于11+阳极欧姆接触层 ⑶的厚度为100 400咖，掺杂浓度为1 2X 1018側3。
6.一种基于II型或半绝缘型衬底的太赫兹耿氏二极管的制作方法，按如下过 程进行(丄)在II型或绝缘型基片上采用金属有机物化学气相淀积10(^0方法，先外延生 长厚度为30 50歷的4⑶成核层，再外延生长掺杂浓度为1 2\1018。111一3、厚度为0丨5 1. 5 “ 0的11+阴极欧姆接触层；^在阴极欧姆接触层上利用脉冲金属有机物化学气相淀积？10(^0方法，生长厚度为 80 20011111，III组份为14 ^ 22 ^的电子发射层1—化；^在⑶电子发射层上利用10(^0方法，依次外延生长掺杂浓度为0.5 2 X 1017。0 3、厚度为0丨5 2 “ III的『有源层和掺杂浓度为1 2 X 1018。0 3、厚度为100 40011111的11+阳极欧姆接触层；(幻在&^外延层上采用刻蚀技术形成直径为的大圆形台面，刻蚀深度至衬底 上表面，30 “III〈 (！ 大〈60 III ；巧)在所述大圆形&^台面上继续采用刻蚀技术，形成耿氏直径为、、的小圆形有源台 面，刻蚀深度至11+阴极欧姆接触层，10 4 III〈、、〈 20 “ 0 ；出)在小圆形有源台面上和刻蚀露出的11+阴极欧姆接触层上淀积11/八1/附如多 层金属，经金属剥离，在小圆形台面上形成圆形电极(幻，即耿氏二极管的阳极，在阴极欧姆 接触层面上形成环形连接电极；⑴在10001的温度下，通入紅2，进行时间为50秒钟的快速热退火，使11+与小圆 形电极金属和环形连接电极金属之间形成欧姆接触；(^)在步骤⑷中露出的环形衬底背面刻蚀形成II个通孔，II1，刻蚀深度至 环形连接电极；⑶)在刻蚀形成的通孔以及衬底背面淀积11/八1/附多层金属，形成衬底电 极10，衬底电极与环形连接电极一起构成耿氏二极管阴极；(川)采用？在器件正面淀积厚度为200 4001^的钝化层，并在小圆形台面 开孔9，露出耿氏二极管阳极。
全文摘要
本发明公开了一种基于SiC衬底的太赫兹GaN耿氏二极管及其制作方法，主要解决了现有耿氏器件结构输出功率低、散热不佳等问题。该二极管从下到上分别为SiC衬底、AlN成核层、n+GaN欧姆接触层、电子发射层、n-GaN有源层和n+GaN欧姆接触层，其特征在于电子发射层采用In组份为14％～22％的InAlN材料，厚度为80～200nm；SiC衬底上刻蚀有通孔(1)，衬底的底部淀积有金属Ti/Al/Ni/Au，该金属通过通孔与环形电极(5)相连，形成纵向器件结构。本发明能够消除压电极化效应并显著地降低界面位错以及“死区”长度，具有输出功率和工作频率高的优点，适用于太赫兹频段工作。
文档编号H01L47/02GK102522502SQ201210005728
公开日2012年6月27日 申请日期2012年1月10日 优先权日2012年1月10日
发明者何寒冰, 杨林安, 毛伟, 郝跃 申请人:西安电子科技大学