高击穿电压肖特基二极管及制作方法与流程

文档序号:12725394阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种高击穿电压肖特基二极管,自下而上包括衬底(5)、Ga2O3外延层(3)、低掺杂n型Ga2O3薄膜(4)和钝化层(8),钝化层(8)的中设置环状金属阴极(1),环状金属阴极(1)的中间设有圆形金属阳极(2),且环状金属阴极(1)的下面为硅离子注入区(7),圆形金属阳极(2)与低掺杂n型Ga2O3薄膜(4)形成肖特基接触,环状金属阴极(1)与硅离子注入区(7)形成欧姆接触,其特征在于:

Ga2O3外延层(3)与低掺杂n型Ga2O3薄膜(4)之间设有用于调节电子浓度的多个H+注入区(6),这些H+注入区的之间的间距随着远离肖特基接触区域依次增加,增加的范围为0.5μm~1.0μm,且第一个H+注入区域紧挨肖特基接触边缘,最后一个H+注入区域距离金属阴极内环边缘的距离大于1μm;每个H+离子注入区域的浓度大于5×1018cm-3;每个H+注入区域的宽度为2-3μm;每个H+注入区的深度为20~50μm。

2.根据权利要求1所述的二极管,其特征在于:所述第一个与第二个H+注入区域之间距离为0.3~0.5μm,第二个与第三个H+注入区域之间距离为0.8~1.5μm,第三个与第四个H+注入区域之间距离为1.3~2.5μm······,以此类推。

3.根据权利要求1所述的二极管,其特征在于:

衬底材料包括蓝宝石、MgAl2O4、Ga2O3和MgO;

钝化层包括Si3N4、Al2O3、HfO2和HfSiO中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的二极管,其特征在于:

Ga2O3外延层的载流子浓度为1014cm-3~1016cm-3,厚度大于1μm;

低掺杂nGa2O3型薄膜的载流子浓度1017cm-3~1018cm-3,厚度大于100nm;

硅离子注入区的浓度大于2×1019cm-3,注入区的深度大于50nm。

5.高击穿电压肖特基二极管的器件结构的制作方法,包括如下步骤:

1)对在衬底上已经外延生长了Ga2O3层的样品进行有机清洗后,放入HF:H2O=1:1的溶液中进行腐蚀30-60s,再用流动的去离子水清洗并用高纯氮气吹干;

2)将吹干后的样品放入PECVD设备中淀积厚度为50nm的SiO2掩膜;

3)将淀积完SiO2掩膜的样品进行光刻后,放入离子注入反应室中进行两次硅离子注入,将进行硅离子注入后样品放入退火炉中,在氮气气氛中进行温度为1000℃,时间为30分钟热退火,以对注入硅离子进行激活;

4)将完成硅离子激活的样品放入等离子体反应室中去除光刻胶掩膜;

5)将去除光刻胶掩膜的样品进行光刻后,放入电子束蒸发台中蒸发金属Ti/Au并进行剥离,其中金属Ti厚度为20-50nm,金属Au厚度为100-200nm,最后在氮气环境中进行温度为550℃,时间为60s的快速热退火,以形成阴极欧姆接触电极;

6)将完成阴极欧姆接触电极的样品进行光刻后,放入离子注入反应室中进行多个区域H+离子注入,注入能量为150keV,注入剂量为5×1014cm-2;离子注入后将样品放入退火炉中,在氮气气氛中进行400℃的5分钟热退火,消除注入对材料的损伤;

7)将完成H+注入的样品放入BOE溶液中腐蚀5分钟,去除表面的SiO2掩膜;

8)将去除SiO2掩膜的样品进行光刻后,放入电子束蒸发台中蒸发Pt/Ti//Au并进行剥离,形成金属阳极电极,金属Pt的厚度为10-20nm,金属Ti的厚度为20-50nm,金属Au的厚度为100-200nm;

9)将完成阳极电极制备的样品放入PECVD反应室淀积厚度为200nm-300nm的SiN钝化膜;

10)将完成淀积钝化膜的器件进行清洗、光刻显影后,放入ICP干法刻蚀反应室中,将阴极电极和阳极电极面覆盖的SiN薄膜刻蚀掉,形成二极管;

11)将二极管进行清洗、光刻、显影,放入电子束蒸发台中淀积金属Ti/Au,对阴极和阳极的电极加厚,其中Ti厚度为20nm,Au厚度为100nm,至此完成整体器件的制备。

6.根据权利要求5所述的方法,其中步骤1)中有机清洗的工艺条件是:丙酮超声5分钟,乙醇超声5分钟,再用流动的去离子水清洗。

7.根据权利要求5所述的方法,其中步骤2)和步骤9)中在PECVD设备中淀积SiO2掩膜和SiN钝化膜的工艺条件是:SiH4流量为40sccm,N2O流量为10sccm,反应室压力为1~2Pa,射频功率为40W。

8.根据权利要求5所述的方法,其中步骤3)中的两次硅离子注入,其第一次的注入能量和注入剂量为:60keV和3.2×1014cm-2;第二次的注入能量和注入剂量为30keV和9.3×1013cm-2

9.根据权利要求5所述的方法,其中步骤4)中在等离子体反应室中去除光刻胶掩膜所采用的工艺条件是:氧气流量为200sccm,反应室压力为30~40Pa,射频功率为300W,刻蚀时间为10分钟。

10.根据权利要求5所述的方法,其中步骤10)中在ICP干法刻蚀反应室中刻蚀SiN薄膜的工艺条件是:上电极功率为200W,下电极功率为20W,反应室压力为1.5Pa,CF4的流量为20sccm,Ar气的流量为10sccm,刻蚀时间为10min。

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