【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件，具体涉及一种具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管及其制备方法和应用。
技术介绍
1、肖特基势垒二极管(sbd)，又称热载流子二极管，是大多数电力电子产品中不可或缺的器件，其需要具有较低的开启电压、特定的导通电阻、较低的反向泄漏电流和较高的击穿电压，以减少使用过程中的功率损失。氮化镓(gan)具有较大的禁带宽度和较高的电子迁移率，以蓝宝石或碳化硅(sic)为衬底的algan/gan肖特基势垒二极管的性能要优于其他材料体系的肖特基势垒二极管，应用前景更加广阔。si/gan基肖特基势垒二极管兼具较好的性能和较低的成本，具有很好的商业化应用潜力，备受人们的关注。然而，现有的si/gan基肖特基势垒二极管普遍存在开启电压较高、泄漏电流较大的问题，导致其在许多应用场景中都存在易失效的风险，尚难以完全满足实际应用要求。
2、因此，开发一种开启电压低、泄漏电流小、可靠性高的肖特基势垒二极管具有十分重要的意义。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管及其制备方法和应用。
2、本专利技术所采取的技术方案是：
3、一种具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其组成包括依次层叠设置的衬底、aln成核层、gan缓冲层、gan沟道层、algan势垒层和钝化层，还包括第一阴极金属电极、阳极金属电极、gan盖帽层、阳极场板和第二阴极金属电极；所述第一阴极金属电极设置在algan势垒层远离gan沟道层的那一面，且与钝化
4、优选地，所述衬底为si衬底、gaas衬底、蓝宝石衬底中的一种。
5、优选地，所述aln成核层的厚度为0.5nm～1.5nm。
6、优选地，所述gan缓冲层的厚度为200nm～400nm。
7、优选地，所述gan沟道层的厚度为100nm～300nm。
8、优选地，所述algan势垒层的厚度为10nm～30nm。
9、优选地，所述钝化层的厚度为40nm～80nm。
10、优选地，所述钝化层的组成成分包括si3n4。
11、优选地，所述第一阴极金属电极的宽度为3μm～7μm。
12、优选地，所述第一阴极金属电极的组成成分包括ti、al、ni和au。
13、优选地，所述阳极金属电极的宽度为7μm～11μm。
14、优选地，所述阳极金属电极的组成成分包括ni和au。
15、优选地，所述第一阴极金属电极与阳极金属电极之间的距离(第一阴极金属电极左侧边缘与阳极金属电极右侧边缘之间的距离，即两者之间最小的距离)为15μm～25μm。
16、优选地，所述gan盖帽层的厚度为10nm～30nm。
17、优选地，所述阳极场板的厚度为30nm～50nm。
18、优选地，所述阳极场板的组成成分包括ni和au。
19、优选地，所述第二阴极金属电极的宽度为3μm～7μm，长度为15μm～25μm。
20、优选地，所述第二阴极金属电极的组成成分包括ti、al、ni和au。
21、一种如上所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管的制备方法包括以下步骤：
22、1)在衬底上依次沉积aln成核层、gan缓冲层、gan沟道层、algan势垒层和gan盖帽层；
23、2)在gan盖帽层的表面进行光刻和cf4刻蚀源刻蚀，暴露出部分的algan势垒层；
24、3)在algan势垒层的表面进行光刻和cf4刻蚀源刻蚀，形成第一阴极金属电极制备区域和第二阴极金属电极制备区域，再蒸镀电极金属后进行光刻胶剥离和退火，形成第一阴极金属电极和第二阴极金属电极；
25、4)在algan势垒层的表面进行光刻和cf4刻蚀源刻蚀，形成阳极金属电极制备区域，再蒸镀电极金属后进行光刻胶剥离，形成阳极金属电极；
26、5)在gan盖帽层的表面蒸镀电极金属，形成阳极场板；
27、6)在algan势垒层的表面进行光刻，形成钝化层制备区域，再沉积钝化层材料，形成钝化层，即得具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管。
28、一种电子产品，其包含上述具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管。
29、本专利技术的有益效果是：本专利技术的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管的开启电压低、泄漏电流小、可靠性高，适合进行大规模工业化生产应用。
30、具体来说：
31、本专利技术的肖特基势垒二极管具有由多个阴极金属电极间隔式排列在阳极金属电极内部形成的混合阳极结构，在器件接通正向电压时，当电压低于肖特基接触的开启电压，但高于混合阳极结构中的阴极金属电极的开启电压时，器件就能够导通，且阳极金属电极内部的凹槽结构可以降低阳极势垒高度；本专利技术的肖特基势垒二极管中的混合阳极结构内部的阴极金属电极呈间隔式排列，可以有效减少混合阳极结构中的欧姆接触面积(混合阳极结构虽然可以降低开启电压，但同时也会增大反向漏电流)；最终，在前述两种结构的共同作用下使得肖特基势垒二极管具备开启电压低、泄露电流低和可靠性高等优点。
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1.一种具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于，组成包括依次层叠设置的衬底、AlN成核层、GaN缓冲层、GaN沟道层、AlGaN势垒层和钝化层，还包括第一阴极金属电极、阳极金属电极、GaN盖帽层、阳极场板和第二阴极金属电极；所述第一阴极金属电极设置在AlGaN势垒层远离GaN沟道层的那一面，且与钝化层接触；所述阳极金属电极设置在GaN沟道层远离GaN缓冲层的那一面，且与AlGaN势垒层、GaN盖帽层和阳极场板接触；所述GaN盖帽层设置在AlGaN势垒层远离GaN沟道层的那一面，且与钝化层接触；所述阳极场板设置在GaN盖帽层远离AlGaN势垒层的那一面；所述第二阴极金属电极有多个，间隔式排列在阳极金属电极内部，且与GaN沟道层接触。
2.根据权利要求1所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于：所述AlN成核层的厚度为0.5nm～1.5nm；所述GaN缓冲层的厚度为200nm～400nm；所述GaN沟道层的厚度为100nm～300nm；所述AlGaN势垒层的厚度为10nm～30nm。
3.根据权利要求1或2所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒
4.根据权利要求1或2所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于：所述钝化层的组成成分包括Si3N4。
5.根据权利要求1或2所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于：所述GaN盖帽层的厚度为10nm～30nm。
6.根据权利要求1或2所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于：所述第一阴极金属电极的宽度为3μm～7μm；所述阳极金属电极的宽度为7μm～11μm；所述阳极场板的厚度为30nm～50nm；所述第二阴极金属电极的宽度为3μm～7μm，长度为15μm～25μm；所述第一阴极金属电极与阳极金属电极之间的距离为15μm～25μm。
7.根据权利要求1或2所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于：所述第一阴极金属电极的组成成分包括Ti、Al、Ni和Au；所述阳极金属电极的组成成分包括Ni和Au；所述阳极场板的组成成分包括Ni和Au；所述第二阴极金属电极的组成成分包括Ti、Al、Ni和Au。
8.根据权利要求1或2所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于：所述衬底为Si衬底、GaAs衬底、蓝宝石衬底中的一种。
9.一种如权利要求1～8中任一项所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种电子产品，其特征在于，包含权利要求1～8中任一项所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管。
...【技术特征摘要】
1.一种具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于，组成包括依次层叠设置的衬底、aln成核层、gan缓冲层、gan沟道层、algan势垒层和钝化层，还包括第一阴极金属电极、阳极金属电极、gan盖帽层、阳极场板和第二阴极金属电极；所述第一阴极金属电极设置在algan势垒层远离gan沟道层的那一面，且与钝化层接触；所述阳极金属电极设置在gan沟道层远离gan缓冲层的那一面，且与algan势垒层、gan盖帽层和阳极场板接触；所述gan盖帽层设置在algan势垒层远离gan沟道层的那一面，且与钝化层接触；所述阳极场板设置在gan盖帽层远离algan势垒层的那一面；所述第二阴极金属电极有多个，间隔式排列在阳极金属电极内部，且与gan沟道层接触。
2.根据权利要求1所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于：所述aln成核层的厚度为0.5nm～1.5nm；所述gan缓冲层的厚度为200nm～400nm；所述gan沟道层的厚度为100nm～300nm；所述algan势垒层的厚度为10nm～30nm。
3.根据权利要求1或2所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于：所述钝化层的厚度为40nm～80nm。
4.根据权利要求1或2所述的具有混合阳极结构的肖特基势垒二极管，其特征在于：所述钝化层的组成成分包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：李国强，吴昌桐，曹犇，吴能滔，李善杰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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