本發(fā)明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法。

背景技術：

肖特基二極管是利用金屬接觸半導體層制成的一種半導體器件。其和傳統(tǒng)意義上的半導體二極管相比，具有于反向恢復時間極短的特點，因此，肖特基二極管廣泛應用于開關電源、變頻器、驅動器等電路中。氮化鎵材料是第三代寬禁帶半導體材料，由于其具有大禁帶寬度、高電子飽和速率、高擊穿電場，較高熱導率，耐腐蝕和抗輻射等特點，其成為制備短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料。綜上，使用氮化鎵材料制備的肖特基二極管結合了上述條特技二極管和氮化鎵材料的優(yōu)勢，具有高頻、低損耗的特點，在開關功率系統(tǒng)中有很好的應用前景。

在現(xiàn)有的氮化鎵肖特基二極管的制備中，陽極金屬與氮化鎵材料接觸形成了肖特基接觸，而陰極金屬與氮化鎵材料接觸形成了歐姆接觸。但是，由于制備用的陽極金屬與陰極金屬的金屬材料和制備工藝的差異，肖特基接觸電阻將遠大于歐姆接觸電阻，這就導致在使用氮化鎵肖特基二極管時，將造成由于大的肖特基接觸電阻產生大能耗，進而產生大量熱量，降低二極管壽命。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法，用以解決現(xiàn)有的氮化鎵肖特基二極管的制備過程中，產生的肖特基接觸電阻將遠大于歐姆接觸電阻的問題，實現(xiàn)降低肖特基接觸電阻，提高氮化鎵肖特基二極管壽命的有益效果。

本發(fā)明提供的氮化鎵肖特基二極管的制備方法，包括：

在氮化鎵外延片的表面沉積鈍化層；

制備所述氮化鎵肖特基二極管的陰極；

在所述鈍化層的中心進行干法刻蝕，形成肖特基接觸孔；

在所述肖特基接觸孔內，所述鈍化層的表面和所述陰極的表面沉積金屬鈦，形成歐姆金屬層；對所述歐姆金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成呈柵狀結構的歐姆金屬結構；

制備所述氮化鎵肖特基二極管的陽極；

其中，所述歐姆金屬結構呈柵狀結構，且被所述陽極包裹。

進一步地，在上述制備方法中，所述制備所述氮化鎵肖特基二極管的陰極，包括：

對所述鈍化層進行干法刻蝕，形成兩個歐姆接觸孔；

在兩個所述歐姆接觸孔內和所述鈍化層的表面沉積第一金屬，形成第一金屬層；

對所述第一金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成所述陰極。

進一步地，在上述制備方法中，所述在兩個所述歐姆接觸孔內和所述鈍化層的表面沉積第一金屬，形成第一金屬層，包括：

采用電子束蒸發(fā)工藝，在兩個所述歐姆接觸孔內和所述鈍化層的表面依次沉積金屬鈦，金屬鋁，金屬鎳和金屬銅，形成所述第一金屬層。

進一步地，在上述制備方法中，所述制備所述氮化鎵肖特基二極管的陽極，包括：

在所述肖特基接觸孔內，所述鈍化層的表面，所述陰極的表面和所述歐姆金屬結構的表面沉積第二金屬，形成第二金屬層；

對所述第二金屬層進行光刻和刻蝕，形成所述陽極。

進一步地，在上述制備方法中，所述在所述肖特基接觸孔內，所述鈍化層的表面，所述陰極的表面和所述歐姆金屬結構的表面沉積第二金屬，形成第二金屬層，包括：

采用電子束蒸發(fā)工藝，在所述肖特基接觸孔內，所述鈍化層的表面，所述陰極的表面和所述歐姆金屬結構的表面依次沉積金屬鎳和金屬銅，形成所述第二金屬層。

進一步地，在上述制備方法中，所述退火處理為在氮氣的條件下，采用840℃的退火溫度進行退火時間為30s的退火工藝。

進一步地，在上述制備方法中，所述在氮化鎵外延片的表面沉積鈍化層，包括：

采用低壓力化學氣相沉積法在所述氮化鎵外延片的表面沉積氮化硅，形成所述鈍化層。

進一步地，在上述制備方法中，所述歐姆金屬結構的柵條個數(shù)包括3個。

進一步地，在上述制備方法中，所述歐姆金屬結構的厚度為30納米。

進一步地，在上述制備方法中，在所述在氮化鎵外延片的表面沉積鈍化層之前，還包括：

依次制備所述氮化鎵外延片的襯底，緩沖層和勢壘層。

本發(fā)明提供的一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法，通過在氮化鎵外延片的表面沉積鈍化層；制備氮化鎵肖特基二極管的陰極；在該鈍化層的中心進行干法刻蝕，形成肖特基接觸孔；在該肖特基接觸孔內，該鈍化層的表面和該陰極的表面沉積金屬鈦，形成歐姆金屬層；對該歐姆金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成呈柵狀結構的歐姆金屬結構；制備氮化鎵肖特基二極管的陽極；其中，歐姆金屬結構呈柵狀結構，且被陽極包裹。通過本發(fā)明提供的制備方法，在制備陽極前，在肖特基接觸孔內制備呈柵狀結構的歐姆金屬結構，并使該歐姆金屬結構被陽極包裹，從而實現(xiàn)在不影響氮化鎵肖特基二極管輸出性能的情況下，減小肖特基結面積，從而減小肖特基接觸電阻，提高氮化鎵肖特基二極管的器件性能和壽命。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例二提供的一種氮化家肖特基二極管的制備方法的流程示意圖；

圖3為執(zhí)行實施例二的步驟200后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖；

圖4為執(zhí)行實施例二的步驟201后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖；

圖5為執(zhí)行實施例二的步驟202后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖；

圖6為執(zhí)行實施例二的步驟203后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖；

圖7為執(zhí)行實施例二的步驟204后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖；

圖8為執(zhí)行實施例二的步驟205后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖；

圖9為執(zhí)行實施例二的步驟206后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖；

圖10為執(zhí)行實施例二的步驟207后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖；

圖11為執(zhí)行實施例二的步驟208后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明實施例的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

圖1為本發(fā)明實施例一提供的一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法的流程示意圖，如圖1所示制備方法包括如下步驟：

步驟101、在氮化鎵外延片的表面沉積鈍化層。

步驟102、制備氮化鎵肖特基二極管的陰極。

具體的，首先在氮化鎵外延片的表面沉積鈍化層，例如，可以采用低壓力化學氣相沉積法在氮化鎵外延片的表面沉積氮化硅，從而形成鈍化層；其中，鈍化層的厚度可為30納米。而對氮化鎵肖特基二極管的陰極 的制備工藝可以采用目前的成熟制備工藝，本領域技術人員可根據(jù)實際情況自行選擇，本發(fā)明對此不進行限定。

步驟103、在鈍化層的中心進行干法刻蝕，形成肖特基接觸孔。

步驟104、在肖特基接觸孔內，鈍化層的表面和陰極的表面沉積金屬鈦，形成歐姆金屬層；對歐姆金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成呈柵狀結構的歐姆金屬結構。

具體的，在完成陰極的制備之后，在鈍化層的中心處，對該鈍化層進行干法刻蝕，形成深至氮化鎵外延片的表面的肖特基接觸孔。在該肖特基接觸孔內，鈍化層的表面和陰極的表面沉積金屬鈦，從而形成歐姆金屬層；對該歐姆金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成呈柵狀結構的歐姆金屬結構。其中，退火處理具體可為在氮氣的條件下，采用840℃的退火溫度進行退火時間為30s的退火工藝。而歐姆金屬結構的柵條個數(shù)包括3個，歐姆金屬結構的厚度為30納米。

步驟105、制備氮化鎵肖特基二極管的陽極，使歐姆金屬結構被陽極包裹。

在肖特基接觸孔內，沿歐姆金屬結構的表面制備氮化鎵肖特基二極管的陽極，使該歐姆金屬結構被陽極包裹。而對氮化鎵肖特基二極管的陽極的制備工藝可以采用目前的成熟制備工藝，本領域技術人員可根據(jù)實際情況自行選擇，本發(fā)明對此不進行限定。

本發(fā)明實施例一提供一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法，通過在氮化鎵外延片的表面沉積鈍化層；制備氮化鎵肖特基二極管的陰極；在該鈍化層的中心進行干法刻蝕，形成肖特基接觸孔；在該肖特基接觸孔內，該鈍化層的表面和該陰極的表面沉積金屬鈦，形成歐姆金屬層；對該歐姆金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成呈柵狀結構的歐姆金屬結構；制備氮化鎵肖特基二極管的陽極；其中，歐姆金屬結構呈柵狀結構，且被陽極包裹。通過本發(fā)明提供的制備方法，在制備陽極前，在肖特基接觸孔內制備呈柵狀結構的歐姆金屬結構，并使該歐姆金屬結構被陽極包裹，從而實現(xiàn)在不影響氮化鎵肖特基二極管輸出性能的情況下，減小肖特基結面積，從而減小肖特基接觸電阻，提高氮化鎵肖特基二極管的器件性能和壽命。

為了進一步說明本發(fā)明提供的氮化鎵肖特基二極管的制備方法，在圖1所示制備方法的基礎上，圖2為本發(fā)明實施例二提供的一種氮化家肖特基二極管的制備方法的流程示意圖，圖2所示的實施例二對氮化鎵肖特基二極管的制備方法進行詳細的描述。

步驟200、依次制備氮化鎵外延片的襯底，緩沖層和勢壘層。

在圖1所示方法中的步驟101之前，還可包括步驟200。具體的，圖3為執(zhí)行實施例二的步驟200后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖，如圖3所示，通過采用沉積的工藝依次制備氮化鎵外延片中的襯底11，緩沖層12和勢壘層13，其中，襯底11的材質采用硅元素制備，其厚度可為625微米；緩沖層12的材質采用化合物氮化鎵制備，其厚度可為3微米；勢壘層13的材質采用化合物氮化鎵鋁制備，其厚度可為25微米。通過步驟200，制備出氮化鎵外延片，為后續(xù)器件其他部件的制備奠定基礎。

步驟201、在氮化鎵外延片中的勢壘層的表面沉積鈍化層。

具體的，圖4為執(zhí)行實施例二的步驟201后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖，如圖4所示，在氮化鎵外延片中的勢壘層13的表面沉積鈍化層14。步驟201的執(zhí)行方法與圖1中的步驟101相同，在此不做贅述。

步驟202、對鈍化層進行干法刻蝕，形成兩個歐姆接觸孔。

步驟203、在兩個歐姆接觸孔內和鈍化層的表面沉積第一金屬，形成第一金屬層。

步驟204、對第一金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成陰極。

上述圖1所示方法中的步驟102具體可包括步驟202-204。具體的，圖5為執(zhí)行實施例二的步驟202后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖，如圖5所示，通過采用干法刻蝕的工藝，在氮化鎵肖特基二極管的鈍化層14的邊緣處，對鈍化層14進行刻蝕并形成兩個中心對稱的歐姆接觸孔15，而每個歐姆接觸孔15的直徑可采用5微米。

圖6為執(zhí)行實施例二的步驟203后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖，如圖6所示，首先在兩個歐姆接觸孔15內和鈍化層14的表面沉積第一金屬，形成第一金屬層16。進一步地，可采用電子束蒸發(fā)工藝，在兩個歐姆接觸孔15內和鈍化層14的表面依次沉積金屬鈦，金屬鋁，金屬鎳和金屬銅，以形成第一金屬層16，該第一金屬層16的厚度可采用300納米。

圖7為執(zhí)行實施例二的步驟204后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖，如圖7所示，在形成第一金屬層16之后，對第一金屬層16采用光刻，刻蝕和退火處理的工藝，形成陰極17。具體的，通過對第一金屬層16進行光刻和刻蝕，使僅有歐姆接觸孔15內及其邊緣部分的第一金屬層16被保留，再通過進行退火處理，使形成鈦，鋁，鎳和銅的合金，而第一金屬層16與勢壘層13中的氮化鎵鋁進行反應之后也可以在其接觸面上形成合金，從而得到具有較低歐姆接觸電阻的陰極17。其中，光刻的程序包括了涂膠、曝光和顯影，而退火處理具體可采用在氮氣的條件下，采用840℃的退火溫度進行退火時間為30s的退火工藝。

步驟205、在鈍化層的中心進行干法刻蝕，形成肖特基接觸孔。

步驟206、在肖特基接觸孔內，鈍化層的表面和陰極的表面沉積金屬鈦，形成歐姆金屬層；對歐姆金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成呈柵狀結構的歐姆金屬結構。

圖8為執(zhí)行實施例二的步驟205后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖，圖9為執(zhí)行實施例二的步驟206后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖。如圖8所示，在鈍化層14的中心進行干法刻蝕，形成肖特基接觸孔18；在肖特基接觸孔18內，鈍化層14的表面和陰極17的表面沉積金屬鈦，形成歐姆金屬層；圖9所示，對歐姆金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成呈柵狀結構的歐姆金屬結構19。其中，歐姆金屬結構19中的柵條個數(shù)包括3個，歐姆金屬結構19的厚度可采用30納米。步驟205和步驟206的執(zhí)行方法分別與圖1中的步驟103和步驟104相同，在此不做贅述。

步驟207、在肖特基接觸孔內，鈍化層的表面，陰極的表面和歐姆金屬結構的表面沉積第二金屬，形成第二金屬層。

步驟208、對第二金屬層進行光刻和刻蝕，形成陽極。

上述圖1所示方法中的步驟105具體可包括步驟207和步驟208。圖10為執(zhí)行實施例二的步驟207后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖，如圖10所示，在制備完歐姆金屬結構19之后，在肖特基接觸孔18內，鈍化層14的表面，陰極17的表面以及歐姆金屬結構19的表面沉積第二金屬，形成第二金屬層20。具體的，可采用電子束蒸發(fā)工藝，在肖特基接觸孔 18內，鈍化層14的表面，陰極17的表面和歐姆金屬結構19的表面依次沉積金屬鎳和金屬銅，形成第二金屬層20，其中，該第二金屬層20的厚度可采用300納米。

圖11為執(zhí)行實施例二的步驟208后的氮化鎵肖特基二極管剖面結構示意圖，如圖11所示，在形成第二金屬層20之后，對該第二金屬層20采用光刻和刻蝕的工藝，僅保留位于肖特基接觸孔18處及其邊緣的第二金屬層20，并形成陽極21，其中，光刻的程序包括了涂膠、曝光和顯影，陽極21的厚度可采用300納米。需要說明的是，形成的陽極21與氮化鎵外延片中的勢壘層13接觸形成肖特基接觸，同時還將歐姆金屬結構19完全覆蓋，使歐姆金屬結構19與空氣隔絕，用以減小肖特基接觸電阻，提高氮化鎵肖特基二極管的器件性能和壽命。

本發(fā)明實施例二提供了一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法，通過依次制備氮化鎵外延片的襯底，緩沖層和勢壘層；在氮化鎵外延片的表面沉積鈍化層；對鈍化層進行干法刻蝕，形成兩個歐姆接觸孔；在兩個歐姆接觸孔內和鈍化層的表面沉積第一金屬，形成第一金屬層；對第一金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成陰極；在鈍化層的中心進行干法刻蝕，形成肖特基接觸孔；在肖特基接觸孔內，鈍化層的表面和陰極的表面沉積金屬鈦，形成歐姆金屬層；對歐姆金屬層進行光刻，刻蝕和退火處理，形成呈柵狀結構的歐姆金屬結構；在肖特基接觸孔內，鈍化層的表面，陰極的表面和歐姆金屬結構的表面沉積第二金屬，形成第二金屬層；對第二金屬層進行光刻和刻蝕，形成陽極，使該歐姆金屬結構被陽極包裹，從而實現(xiàn)在不影響氮化鎵肖特基二極管輸出性能的情況下，減小肖特基結面積，從而減小肖特基接觸電阻，提高氮化鎵肖特基二極管的器件性能和壽命。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發(fā)明各實施例技術方案的范圍。