本发明属于微电子技术领域，涉及gan电力电子器件制作
背景技术：
近年来，氮化镓材料由于禁带宽度大、击穿电场强、热导率高、饱和速度大等良好性能而引起了广泛关注。氮化镓材料中algan/gan异质结强极化效应形成的极高浓度二维电子气在高速、高功率及耐压电子器件领域扮演着重要的角色。
整流特性在电子系统中有重要的作用，作为一种多子器件,氮化镓横向场效应整流管(l-fer)响应速度很快,具有广阔的应用前景。然而尽管拥有良好的材料特性和异质结特性，ganl-fer的反向击穿电压仍然远低于理论上的极限值，这极大的限制了其在电力电子领域中的应用。
传统ganl-fer结构中，阴极和阳极的欧姆接触直接在二维电子气上形成，反向关断完全依赖阳极肖特基栅。在反向高压下，阳极栅下方的势垒受阴极电势的影响而大幅降低，导致阴阳极直接穿通，即所谓的漏致势垒降低(dibl)效应，导致反向漏电大幅上升，这种效应在短沟道器件中尤为明显。
目前提高ganl-fer反向击穿电压的方法主要有：1.增加阳极栅长以抑制dibl效应，但l-fer阳极栅下方沟道为常关型，常关型沟道延长势必会提高二极管的导通电阻影响其正向电流特性；2.在短沟道器件中增加常开型沟道，在反偏情况下，常开型沟道能够分担施加在常关型沟道上的反向偏压，该法能抑制反向漏电提高击穿电压但增加了整流管尺寸，电容增加导致反应速度下降。
技术实现要素：
本发明的目的在于用更简单的方法提高ganl-fer的反向击穿电压。在深入探索ganl-fer反向击穿机制的基础上，从器件结构设计的角度出发，在传统的ganl-fer结构上进行改进，在阳极形成双肖特基接触的混合阳极结构，以实现高击穿电压的ganl-fer，满足gan基二极管对高反向电压的应用需求。
本发明的技术思路如下：传统l-fer依赖阳极肖特基栅发挥整流的作用，其开启电压由常关型沟道导通的阈值电压决定，在长沟道l-fer(栅长大于2微米)中，其击穿电压与阴阳极之间的距离成正比，这说明雪崩击穿是长沟道l-fer击穿的主要机制；而在短沟道l-fer(栅长小于1微米)中，击穿电压与阴阳极距离不再呈现简单的线性关系，短沟道器件的击穿电压远远低于同尺寸的长沟道器件，sentaurustcad仿真结果显示:短沟道l-fer在反向高压下，阳极栅下部沟道能带发生明显弯曲，势垒形状改变同时势垒高度大幅降低，由此说明短沟道l-fer击穿主要是由dibl效应引起的，再加上阳极欧姆接触形成过程中损伤不可避免，反向高压下，阳极欧姆注入使得传统l-fer反向性能进一步恶化。依照此击穿机制，可以将传统l-fer结构中阳极欧姆接触改成低功函数的肖特基接触，在反向偏压下，肖特基接触下方的二维电子气可以屏蔽一部分电压，同时也从根本上消除了阳极欧姆注入从而抑制阴阳极穿通。同时通过选择合适的材料，使得低功函数肖特基势垒的导通电压与常关型沟道导通的阈值电压大致相当，从而保证经过改进的l-fer在反向击穿电压提高的同时正向性能并没有恶化。
依据上述技术思路，为了提高ganl-fer反向击穿电压，一种利用阳极双肖特基结构的新型l-fer结构，所述结构包括衬底、gan或者aln缓冲层、本征gan沟道层、本征algan势垒层、介质钝化层、双肖特基阳极以及欧姆阴极；所述双肖特基阳极以及欧姆阴极均位于本征algan势垒层之上，介质钝化层则位于最上层；在衬底上外延生长algan/gan异质结材料，并在该异质结材料上形成双肖特基阳极以及欧姆阴极，最后淀积钝化层实现器件的钝化。
该结构中各层组成成分及材料种类如下所示：
所述衬底材料为以下材料中的一种：si、sic、蓝宝石。
所述的本征gan沟道层的厚度在0和20nm之间。
所述介质钝化层的材料可以为：si3n4、aln、al2o3、sio2。
所述欧姆阴极为：钛、铝、镍、金、铂、铱、钼、钽、铌、钴、锆、钨等中的一种或多种的合金。
所述双肖特基阳极的低功函数肖特基接触金属材料为以下导电材料的一种或多种的组合：钛、铝、镍、金、铂、钼、钨、tin。
所述阳极栅金属材料为以下导电材料的一种或多种的组合：铂、铱、镍、金、钼、钯、硒、铍、tin、多晶硅、ito。
这种阳极双肖特基结构的新型l-fer器件的制备方法包括以下具体步骤：
(1)在衬底上按照一定的生长条件依次生长gan或aln缓冲层、本征gan沟道层、本征algan势垒层；
(2)对生长好的algan/gan/材料进行光刻，定义出有源区，利用平面离子注入(一般为氟离子)或者刻蚀的方法实现器件的有源区隔离；
(3)对制备好源区台面的algan/gan材料进行光刻，定义出阴极欧姆接触区域，通过电子束蒸发或者磁控溅射制备欧姆接触金属并进行剥离，最后在氮气环境中快速热退火(800～900℃，30s)，形成欧姆接触；
(4)形成阴极欧姆接触之后，进一步光刻定义阳极栅电极区域，利用cl2和bcl3气体干法刻蚀掉部分algan势垒层，用电子束蒸发或者磁控溅射制备阳极栅电极材料，随后对器件进行剥离工艺处理形成阳极栅；
(5)阳极栅电极形成后，光刻形成阳极低功函数肖特基接触区域，用电子束蒸发或者磁控溅射制备阳极低功函数肖特基金属，随后对器件进行剥离工艺处理形成双肖特基阳极结构；
(7)器件初步完成后，利用pecvd、icpcvd或lpcvd在其表面形成一层厚的介质钝化层；
(8)介质钝化层形成后，光刻刻蚀出阳极和阴极的测试电极区域，最后在氮气环境下对整个晶圆进行退火处理，完成整体器件的制备。
本发明具有如下优点：
(1)本发明器件利用阳极双肖特基结构，使得器件在反向击穿过程中，阳极低功函数肖特基金属部分屏蔽了反向高压的影响，并消除了阳极欧姆接触的漏电流注入，从而提高了ganl-fer反向击穿电压；
(2)本发明从器件结构设计的角度出发，为提高ganl-fer的反向击穿电压提供了一种新的思路，可以结合更多优良的工艺考量，研制出高性能的ganl-fer电力电子器件；
(3)本发明的实现方法较之于其它提高ganl-fer耐压的方法更为简单，易于实现，并且没有增加器件的尺寸，正向特性也不会恶化.
附图说明
通过参照附图能更加详尽地阐明本发明器件的原理及其结构，并进一步描述本发明的示例性实施例，在附图中：
图1是传统l-fer的整体剖面结构图，帮助更好地阐明本发明的设计思路；
图2是本发明l-fer的整体剖面结构示意图；
图3～图7是本发明中的新型结构ganl-fer每一步制造工艺后的剖面结构示意图，反映了本发明的工艺制造流程。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了实施例及其实现过程，所描述的实施例仅仅是本发明中的一种实现形式，即本发明不应该解释为局限于在此阐述的实施例。基于该实施例，将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
参照图2，该器件结构自下而上的顺序依次包括衬底、gan或aln缓冲层、本征gan沟道层、本征algan势垒层、阳极双肖特基、介质钝化层。其制备方法包括以下具体步骤：
(1)如图3所示，首先在衬底上，用mocvd生长一层gan或aln缓冲层，然后再生长一层本征gan沟道层，在此之上生长本征algan势垒层，至此完成algan/gan材料的外延生长；
(2)在以上结构基础上，利用光刻定义出有源区，用氟离子注入的方式形成器件之间的隔离，氟离子分两次能量注入(60kev、20kev)，剂量均为1e14；
(3)在有源区区域光刻出阴极金属电极，通过电子束蒸发蒸镀ti/au/ni/au(厚度分别为20nm/150nm/50nm/80nm)四种金属，后采用剥离工艺制制备阴极电极，并在850℃氮气氛围中进行快速退火30秒，形成欧姆接触，如图4所示；
(5)在图4所示结构基础上，光刻定义出阳极栅区域，首先利用cl2和bcl3气体干法刻蚀掉部分algan势垒层，确保实现常关的器件，然后用电子束蒸发制备阳极栅金属(ni/au＝50nm/250nm)并进行剥离，形成阳极栅金属之后的器件横截面图如图5所示；
(6)在如图5所示的结构基础上，光刻定义出阳极低功函数肖特基接触区域，并用电子束蒸发制备阳极低功函数金属(ti/ni＝50nm/250nm)并进行剥离，形成如图6所示结构；
(7)在如图6所示的结构基础上，用pecvd在其表面形成200nm的si3n4介质钝化层，如图7所示；
(8)在图7所示的结构上，rie刻蚀出阴极和阳极的测试电极，最后在氮气环境下对整个晶圆进行退火(400℃，10min)处理；
(9)通过以上步骤制备出的新型结构ganl-fer器件相比于常规结构而言，耐压提高不少，正向导电性能并无恶化。