本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种氮化镓肖特基势垒二极管及其制造方法。
背景技术：
肖特基势垒二极管(SBD)是天线整流器(整流天线)电路的关键器件,广泛应用于微波无线输电系统中,包括电动汽车动力充电、能量采集、无处不在的电源,以及建筑物内的无线配电。然而,传统的GaAs和Si基商用肖特基势垒二极管不能满足微波无线传输技术在高频高压下需要高转换效率的要求。而GaN基材料具有大的带隙、高击穿场、高电子移动性和高电子饱和速度等特点,因此,GaN基SBD在提高微波无线输电系统的效率方面得到广泛的关注；现有技术中，二极管通常都是镍金属与外延层接触，这样稳定性不够好，而且泄漏电流较大，从而会影响整流系统的效率。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种氮化镓肖特基势垒二极管及其制造方法，解决了现有技术中的二极管稳定性不够好，反向泄漏电流较大，从而会影响整流系统的效率的技术问题。
一种氮化镓肖特基势垒二极管，包括衬底和生长在衬底上的外延层，其特征在于，所述外延层上设置有欧姆电极和肖特基电极。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：
进一步地，所述外延层为n-GaN层，采用本步的有益效果是氮化镓基材料具有大的带隙、高击穿场、高电子移动性和高电子饱和速度的特点，这种氮化镓材料表面和氮化镍形成的肖特基势垒构成了本发明的器件，采用这种器件能够提高微波无线输电系统的效率。
进一步地，所述肖特基电极包括氮化镍薄膜层，采用本步的有益效果是通过氮化镍薄膜层取代镍金属作为肖特基接触，这样能够提高稳定性和降低泄漏电流。
本发明还提供了一种氮化镓肖特基势垒二极管的制造方法，包括以下步骤：
S1：采用金属有机化学气相沉积法生长衬底表面形成n-GaN的外延层；
S2：采用磁控溅射法在外延层上依次形成钛/铝/钛/金多层金属，然后采用剥离方法将在外延层上欲形成欧姆电极区域外的金属剥离，在氮气气氛中，进行热退火处理，形成欧姆接触；
S3：采用反应性磁控溅射法在外延层上的肖特基电极区域上形成氮化镍薄膜层，形成肖特基接触，成为肖特基电极。
该制造方法中，所述n-GaN层的掺杂浓度为5.0*1015-6.0*1017cm-3。
进一步地，所述步骤S3中用的反应性磁控溅射法是在氩气气氛中冲入氮气进行的。
本发明的有益效果：
本发明提供一种肖特基势垒二极管及其制造方法，通过氮化镍薄膜层代替镍金属层作为肖特基接触，这样具有较高的稳定性和较低的泄漏电流,同时可以有效地提高整流系统的效率或更适合苛刻的环境；本发明生产的二极管相比较常规的二极管，反向泄漏电流降低了两个数量级，这样能够有效提高整流系统的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例所述的一种氮化镓肖特基势垒二极管的结构示意图；
图2显示NiN/n-GaN和Ni/n-GaN肖特基二极管的电流-电压(I-V)特性。
1-衬底；2-外延层；3-欧姆电极；4-肖特基电极。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
如图1所示，本发明所提供的一种氮化镓肖特基势垒二极管，包括衬底和生长在衬底上的外延层，所述外延层上设置有欧姆电极和肖特基电极，本实施例中的肖特基电极可以为圆形，也可以为其他任意形状。
本发明中采用的衬底为蓝宝石基体，外延层为n-GaN层，在外延层上的欧姆电极为多层金属，自下而上依次为钛/铝/钛/金，所述钛层与外延层接触，欧姆电极位于肖特基电极的外围。
其中，所述肖特基电极包括氮化镍薄膜层，本发明通过氮化镍薄膜层取代镍金属作为肖特基接触，这样能够提高稳定性和降低泄漏电流。
其中，所述外延层为n-GaN层，因为氮化镓基材料具有大的带隙、高击穿场、高电子移动性和高电子饱和速度的特点，这种氮化镓材料表面和氮化镍形成的肖特基势垒构成了本发明的器件，采用这种器件能够提高微波无线输电系统的效率。
本发明还提供了上述氮化镓肖特基势垒二极管的制造方法，包括以下步骤：
S1：采用金属有机化学气相沉积法生长衬底表面形成n-GaN的外延层；
S2：采用磁控溅射法在外延层上依次形成钛/铝/钛/金多层金属，然后采用剥离方法将在外延层上欲形成欧姆电极区域外的金属剥离，在氮气气氛中，进行热退火处理，形成欧姆接触；
S3：采用反应性磁控溅射法在外延层上的肖特基电极区域上形成氮化镍薄膜层，形成肖特基接触，成为肖特基电极。
其中，步骤S1中，n-GaN层的掺杂浓度为5.0*1015。
其中，所述步骤S3中用的反应性磁控溅射法是在氩气气氛中冲入氮气进行的，本发明步骤S3中形成的NiN薄膜层可以是NiN、Ni2N和Ni3N的混合。
图2显示NiN/n-GaN和Ni/n-GaN肖特基二极管的电流-电压(I-V)特性。与Ni肖特基二极管相比,NiN肖特基二极管的反泄漏电流减小约两个数量级。
本发明中的金属有机化学气相沉积法、磁控溅射法、剥离法等操作方法均为现有技术，此处不再赘述。
实施例2
本发明所提供的一种氮化镓肖特基势垒二极管，包括衬底和生长在衬底上的外延层，所述外延层上设置有欧姆电极和肖特基电极，本实施例中的肖特基电极可以为圆形，也可以为其他任意形状。
其中，所述肖特基电极包括氮化镍薄膜层，本发明通过氮化镍薄膜层取代镍金属作为肖特基接触，这样能够提高稳定性和降低泄漏电流。
其中，所述外延层为n-GaN层。
本发明还提供了一种氮化镓肖特基势垒二极管的制造方法，包括以下步骤：
S1：采用金属有机化学气相沉积法生长衬底表面形成n-GaN的外延层；
S2：采用磁控溅射法在外延层上依次形成钛/铝/钛/金多层金属，然后采用剥离方法将在外延层上欲形成欧姆电极区域外的金属剥离，在氮气气氛中，进行热退火处理，形成欧姆接触；
S3：采用反应性磁控溅射法在外延层上的肖特基电极区域上形成氮化镍薄膜层，形成肖特基接触，成为肖特基电极。
其中，步骤S1中，n-GaN层的掺杂浓度为6.0*1017cm-3。
其中，所述步骤S3中用的反应性磁控溅射法是在氩气气氛中冲入氮气进行的，本发明步骤S3中形成的NiN薄膜层可以是NiN、Ni2N和Ni3N的混合。
本发明中的金属有机化学气相沉积法、磁控溅射法、剥离法等操作方法均为现有技术，此处不再赘述。
实施例3：
本发明所提供的一种氮化镓肖特基势垒二极管，包括衬底和生长在衬底上的外延层，所述外延层上设置有欧姆电极和肖特基电极，本实施例中的肖特基电极可以为圆形，也可以为其他任意形状。
其中，所述肖特基电极包括氮化镍薄膜层，本发明通过氮化镍薄膜层取代镍金属作为肖特基接触，这样能够提高稳定性和降低泄漏电流。
其中，所述外延层为n-GaN层。
本发明还提供了一种氮化镓肖特基势垒二极管的制造方法，包括以下步骤：
S1：采用金属有机化学气相沉积法生长衬底表面形成n-GaN的外延层；
S2：采用磁控溅射法在外延层上依次形成钛/铝/钛/金多层金属，然后采用剥离方法将在外延层上欲形成欧姆电极区域外的金属剥离，在氮气气氛中，进行热退火处理，形成欧姆接触；
S3：采用反应性磁控溅射法在外延层上的肖特基电极区域上形成氮化镍薄膜层，形成肖特基接触，成为肖特基电极。
其中，步骤S1中，n-GaN层的掺杂浓度为6.0*1016cm-3。
其中，所述步骤S3中用的反应性磁控溅射法是在氩气气氛中冲入氮气进行的，本发明步骤S3中形成的NiN薄膜层可以是NiN、Ni2N和Ni3N的混合。
图2显示NiN/n-GaN和Ni/n-GaN肖特基二极管的电流-电压(I-V)特性。与Ni肖特基二极管相比,NiN肖特基二极管的反泄漏电流减小约两个数量级。
本发明中的金属有机化学气相沉积法、磁控溅射法、剥离法等操作方法均为现有技术，此处不再赘述。
本发明的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。