一种低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法与流程

本发明涉及半导体，尤其涉及一种低反向漏电准垂直结构gan肖特基二极管及其制备方法。

背景技术：

1、宽禁带半导体材料是最近十多年的研究热点，其中gan材料由于具有大的禁带宽度、高的击穿场强、高的热导率、耐腐蚀能力强等特点，受到越来越多的关注。用gan材料制作的肖特基二极管（sbd)，具有大电流、低正向开启电压、高反向耐压、低恢复时间等特点，成为大家研究的热点。gan的应用为客户带来很多好处，例如，它可以降低二极管的开关损耗，因为在关断阶段无电压过冲，不需要有源吸能组件，提高能效和温度性能。还可以在多个方面优化用户电路的设计，通过提高能效，可以降低对散热器的需求；通过提高工作频率，可以使用更小的无源组件，达到降低噪声的要求；在开关时没有高频振荡现象，可以降低fir滤波器的要求。

2、准垂直结构gan sbd成本低、导通电阻小，但反向耐压较小，如何增加准垂直器件的耐压是业界的研究课题。准垂直结构的gan sbd需要刻蚀n-gan层（轻掺杂的n型gan层），将n+gan层（重掺杂的n型gan层）暴露出来，从而制作欧姆电极。刻蚀n-gan后，n-gan的侧壁会受到刻蚀损伤，侧壁会有部分导电离子残留，即使后续在侧壁覆盖钝化层，也不能完全将导电离子去除，最终会使器件在加反向电压时（即在欧姆电极上加高压），部分电子会从n-gan侧壁流向欧姆电极，从而形成反向漏电流，降低了器件的反向耐压。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种低反向漏电准垂直结构gan肖特基二极管及其制备方法，本发明制备的准垂直结构gan sbd能够降低反向漏电流，提升器件的反向耐压。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种低反向漏电准垂直结构gan肖特基二极管的制备方法，包括以下步骤：

4、在衬底上依次外延生长n+gan层和n-gan层；

5、在所述n-gan层表面制作肖特基电极；

6、对所述肖特基电极未覆盖区域的n-gan层的外周进行刻蚀，直到暴露出下方的n+gan层，形成刻蚀平台；

7、对剩余n-gan层的侧壁和所述刻蚀平台的部分区域进行离子注入，使被注入离子的gan变成绝缘体，形成绝缘区域；所述刻蚀平台进行离子注入的区域与剩余n-gan层的侧壁相连接；

8、在所述绝缘区域表面和n-gan层表面除肖特基电极以外的区域覆盖钝化层；

9、在所述刻蚀平台表面钝化层以外的区域制备欧姆电极，使所述欧姆电极与所述钝化层相连接，得到低反向漏电准垂直结构gan肖特基二极管。

10、优选的，所述离子注入的反应气体为氮气或氩气。

11、优选的，所述离子注入的条件包括：注入能量为100~200kev，离子束电流为10~20μa，注入剂量为1~2×1013/cm2。

12、优选的，所述钝化层为sio2层或sin层。

13、优选的，所述肖特基电极采用的电极材料包括ni/au、ni/ag或ni/pt。

14、优选的，所述欧姆电极采用的电极材料包括al、ti或al/tin。

15、优选的，所述n+gan层的掺杂浓度在1×1019/cm3以上。

16、优选的，所述n-gan层的掺杂浓度小于1×1018/cm3。

17、本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的低反向漏电准垂直结构gan肖特基二极管。

18、本发明提供了一种低反向漏电准垂直结构gan肖特基二极管的制备方法，包括以下步骤：在衬底上依次外延生长n+gan层和n-gan层；在所述n-gan层表面制作肖特基电极；对所述肖特基电极未覆盖区域的n-gan层的外周进行刻蚀，直到暴露出下方的n+gan层，形成刻蚀平台；对剩余n-gan层的侧壁和所述刻蚀平台的部分区域进行离子注入，使被注入离子的gan变成绝缘体，形成绝缘区域；所述刻蚀平台进行离子注入的区域与剩余n-gan层的侧壁相连接；在所述绝缘区域表面和n-gan层表面除肖特基电极以外的区域覆盖钝化层；在所述刻蚀平台表面钝化层以外的区域制备欧姆电极，使所述欧姆电极与所述钝化层相连接，得到低反向漏电准垂直结构gan肖特基二极管。

19、本发明提供的低反向漏电准垂直结构gan sbd，在刻蚀后余下n-gan层的侧壁及刻蚀平台的部分区域（也即n+gan表面的部分区域）进行离子注入，将注入区域的gan变成绝缘体，阻止了电子从侧壁向欧姆电极的流动（即表面漏电），从而降低了反向漏电流，提升了器件的反向耐压。

技术特征：

1.一种低反向漏电准垂直结构gan肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述离子注入的反应气体为氮气或氩气。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述离子注入的条件包括：注入能量为100~200kev，离子束电流为10~20μa，注入剂量为1~2×1013/cm2。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钝化层为sio2层或sin层。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述肖特基电极采用的电极材料包括ni/au、ni/ag或ni/pt。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述欧姆电极采用的电极材料包括al、ti或al/tin。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述n+gan层的掺杂浓度在1×1019/cm3以上。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述n-gan层的掺杂浓度小于1×1018/cm3。

9.权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的低反向漏电准垂直结构gan肖特基二极管。

技术总结
本发明提供了一种低反向漏电准垂直结构GaN肖特基二极管及其制备方法，属于半导体材料技术领域。本发明提供的低反向漏电准垂直结构GaN SBD，在刻蚀后余下N‑GaN层的侧壁及刻蚀平台的部分区域（也即N+GaN表面的部分区域）进行离子注入，将注入区域的GaN变成绝缘体，阻止了电子从侧壁向欧姆电极的流动（即表面漏电），从而降低了反向漏电流，提升了器件的反向耐压。

技术研发人员：武乐可,李亦衡,朱廷刚
受保护的技术使用者：江苏能华微电子科技发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11