一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法及肖特基二极管技术

本发明专利技术公开了一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法及肖特基二极管，在蓝宝石基GaN样品上制备光刻胶腌膜；然后采用感应耦合等离子干法刻蚀工艺在制备有光刻胶腌膜的蓝宝石基GaN样品上进行刻蚀操作，直到刻蚀到n

【技术实现步骤摘要】
一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法及肖特基二极管
本专利技术属于宽禁带半导体器件
，具体涉及一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法及肖特基二极管。
技术介绍
以氮化镓(GaN)为代表的第三代宽禁带半导体材料，凭借其高的临界击穿场强、高的电子饱和漂移速度，正迅速成为高频大功率器件的首选材料。尤其在功率二极管整流器件领域更是具有重要的应用前景，肖特基二极管(SBD)作为一种重要的两端电子元件在检波、混频等电路中具有重要的应用。但是目前存在的一个重要问题在于制备的肖特基二极管的反向漏电都普遍较大，使得器件在很低的反向偏压下就发生了提前的预击穿，严重降低了器件的性能和应用，所以如何有效的减小反向漏电对于扩大GaN肖特基二极管的应用极为重要。本专利技术旨在提出一种在GaN台面深刻蚀后，在400～500℃Ar环境下快速热退火的后处理方法，整个过程简单且有效，并且能够降低GaN肖特基二极管的反向漏电。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法及肖特基二极管，改善蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电，经过低温快速热退火处理，GaN肖特基二极管的反向漏电获得数量级的降低。本专利技术采用以下技术方案：一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法，在蓝宝石基GaN样品上制备光刻胶腌膜；然后采用感应耦合等离子干法刻蚀工艺在制备有光刻胶腌膜的蓝宝石基GaN样品上进行刻蚀操作，直到刻蚀到n+GaN层；再对刻蚀后的蓝宝石基GaN样品进行低温快速热退火处理；然后采用光刻和电子束工艺在快速热退火处理后的蓝宝石基GaN样品上蒸镀Ti/Al/Ni/Au金属层；再进行高温快速热退火处理形成相应的欧姆接触；采用电子束进行Ni/Au肖特基接触制备。具体的，制备光刻胶腌膜前，先依次用丙酮、异丙醇、去离子水对蓝宝石基GaN样品进行清洗。具体的，台面刻蚀所需的光刻胶腌膜厚度大于等于刻蚀的台面深度。进一步的，光刻胶腌膜的厚度为6～7μm。具体的，低温快速热退火处理在Ar环境下进行，时间为5～20min，温度为400～500℃。具体的，蒸镀Ti/Al/Ni/Au金属层的厚度为280～400nm。具体的，蒸镀Ti/Al/Ni/Au金属层后，高温快速热退火处理在Ar环境下进行，温度为750～850℃，时间为20～30s。具体的，肖特基阳极金属为Ni/Au。本专利技术的另一个技术方案是，一种肖特基二极管。具体的，势垒高度为0.908～0.92eV，理想因子为1.052～1.08。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术一种基于Ar环境快速热退火的蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法，在蓝宝石基GaN样品上制备光刻胶腌膜；再进行刻蚀操作至刻蚀到n+GaN层；然后进行低温RTA操作来修复相应的刻蚀损伤，之后蒸镀Ti/Al/Ni/Au金属层，并进行高温RTA处理形成相应的欧姆接触；最后采用电子束在以上基础上进行Ni/Au肖特基接触的制备；采用4200半导体参数分析仪进行基本的正反向电学特性测试。发现反向漏电有了明显的数量级的降低，整个方法优点是高效，操作简单且容易实现，为GaN宽禁带半导体的进一步应用打下基础，操作简单，成本低。进一步的，先进行清洗获得较洁净的氮化镓表面，有利于提高器件的电学性能，同时可以比较有效的防止光刻胶的脱落现象。进一步的，使用光刻胶作为GaN深台面刻蚀的腌膜，最终需要保证制备的光刻胶腌膜厚度大于等于台面刻蚀的4.5μm厚度，本工艺最终确定AZ4620厚度在6～7μm，使得圆形台面部分得到很好的保护。进一步的，对台面刻蚀完后的GaN，在400～500℃Ar环境下对刻蚀过后的GaN样片进行5～20min的RTA操作，能够较为有效的使得氮化镓深台面刻蚀后的损伤得到修复，减小肖特基二极管的反向漏电。进一步的，第一次退火在一定程度上来有效的修复刻蚀所带来的损伤，最终获得较为理想的电学特性。进一步的，采用氮化镓欧姆接触较为成熟的金属工艺，能够确保获得比接触电阻较低的欧姆接触。进一步的，经过快速热退火使最里层的金属Ti和氮化镓形成合金，并获得良好的欧姆接触特性。进一步的，采用金属Ni作为肖特基阳极金属，廉价便宜，且金属Ni的功函数大，也容易和氮化镓形成相应的肖特基接触，目前工艺也最为成熟。采用本专利技术制备的蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管，采用Ar环境下RTA操作处理台面刻蚀后的损伤，制备的肖特基二极管反向漏电有明显的降低，为进一步制备GaN基垂直结构肖特基二极管打下基础。综上所述，本专利技术能够快速、高效的在Ar环境下修复GaN台面刻蚀后的损伤，且修复效果明显。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为在Ar环境下快速热退火处理前后蓝宝石基GaN-SBD反向电学特性对比图；图2为正向线性电学特性图；图3为正向半对数电学特性图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“一侧”、“一端”、“一边”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专利技术和简化描述，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专利技术的限制。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。还应当理解，在本专利技术说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本专利技术。如在本专利技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。还应当进一步理解，在本专利技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。本专利技术提供了一种基于Ar气快速热退火的蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法，在蓝宝石基GaN样品上制备光刻胶腌膜；再进行刻蚀操作至刻蚀到n+GaN层；然后在低温环境下进行RTA操作，来修复相应的刻蚀损伤；然后进行光刻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法，其特征在于，在蓝宝石基GaN样品上制备光刻胶腌膜；然后采用感应耦合等离子干法刻蚀工艺在制备有光刻胶腌膜的蓝宝石基GaN样品上进行刻蚀操作，直到刻蚀到n

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石基GaN准垂直肖特基二极管反向漏电改善方法，其特征在于，在蓝宝石基GaN样品上制备光刻胶腌膜；然后采用感应耦合等离子干法刻蚀工艺在制备有光刻胶腌膜的蓝宝石基GaN样品上进行刻蚀操作，直到刻蚀到n+GaN层；再对刻蚀后的蓝宝石基GaN样品进行低温快速热退火处理；然后采用光刻和电子束工艺在快速热退火处理后的蓝宝石基GaN样品上蒸镀Ti/Al/Ni/Au金属层；再进行高温快速热退火处理形成相应的欧姆接触；采用电子束进行Ni/Au肖特基接触制备。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，制备光刻胶腌膜前，先依次用丙酮、异丙醇、去离子水对蓝宝石基GaN样品进行清洗。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，台面刻蚀所需的光刻胶腌膜厚度大于等于刻蚀的台面深度。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，光刻胶腌膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿莉，刘江，杨明超，刘卫华，郝跃，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61