本實(shí)施例中，襯底材料可以為氮化鎵、硅、藍(lán)寶石或碳化硅。
[0053]成核層2，位于襯底I之上。
[0054]本實(shí)施例中，成核層材料可以為氮化鋁、氮化鎵或鋁鎵氮，
[0055]緩沖層3，位于成核層2之上。
[0056]本實(shí)施例中，緩沖層材料可以為鋁鎵氮或其他II1-V族化合物，厚度可以為1-3.5微米。
[0057]溝道層4，位于緩沖層3之上。
[0058]本實(shí)施例中，溝道層材料可以為氮化鎵，厚度可以為15-35納米。
[0059]第一勢(shì)皇層5，位于溝道層4之上。
[0060]本實(shí)施例中，第一勢(shì)皇層和溝道層形成異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)，第一勢(shì)皇層與溝道層的交界面處形成有二維電子氣6。第一勢(shì)皇層材料可以為鋁鎵氮，鋁的質(zhì)量百分比可以為10% -20%，厚度可以為2-5納米。
[0061]刻蝕阻擋層7，位于第一勢(shì)皇層5之上。
[0062]本實(shí)施例中，刻蝕阻擋層材料可以為氮化鎵，厚度可以為1-5納米。
[0063]第二勢(shì)皇層8，位于刻蝕阻擋層7之上。
[0064]本實(shí)施例中，第二勢(shì)皇層的材料可以為鋁鎵氮，鋁的質(zhì)量百分比可以為20% -45%，厚度可以為15-50納米。
[0065]陰極9，位于第二勢(shì)皇層8之上。
[0066]本實(shí)施例中，陰極與第二勢(shì)皇層形成歐姆接觸。陰極的材料可以為鈦、鋁、鎳或金中的任一種或至少兩種的組合。陰極的形成過程可以包括干法刻蝕第二勢(shì)皇層，此種形成過程能夠提升陰極和第二勢(shì)皇層形成的歐姆接觸的性能。
[0067]陽極歐姆接觸電極10，位于第二勢(shì)皇層8之上。
[0068]本實(shí)施例中，陽極歐姆接觸電極與第二勢(shì)皇層形成歐姆接觸。陽極歐姆接觸電極的材料可以為鈦、鋁、鎳或金中的任一種或至少兩種的組合。陽極歐姆接觸電極的形成過程可以包括干法刻蝕第二勢(shì)皇層，此種形成過程能夠提升陽極歐姆接觸電極和第二勢(shì)皇層形成的歐姆接觸的性能。
[0069]掩膜層11，位于第二勢(shì)皇層8之上，且非陰極9和陽極歐姆接觸電極10覆蓋的區(qū)域。
[0070]本實(shí)施例中，掩膜層材料可以為氮化鎵或二氧化硅。
[0071]溝槽，位于陰極9和陽極歐姆接觸電極10之間的第二勢(shì)皇層8和掩膜層11之內(nèi)，且溝槽的深度等于第二勢(shì)皇層8的厚度與掩膜層11的厚度之和。
[0072]本實(shí)施例中，溝槽下方二維電子氣的濃度低于溝槽兩側(cè)二維電子氣的濃度。
[0073]肖特基電極12，位于溝槽之上，并與陽極歐姆接觸電極10相短接。
[0074]本實(shí)施例中，肖特基電極與陽極歐姆接觸電極形成陽極。肖特基電極可以為單層或多層金屬，金屬可以為鎳、鉑或鋁中的任一種或至少兩種的組合。
[0075]本實(shí)施例中，由于第二勢(shì)皇層、第一勢(shì)皇層和溝道層之間存在壓電效應(yīng)和自發(fā)極化效應(yīng)，在第一勢(shì)皇層與溝道層的交界面處形成極化電荷誘導(dǎo)出的二維電子氣。由于溝槽處的第二勢(shì)皇層材料被去除，而溝槽底部對(duì)應(yīng)的第一勢(shì)皇層厚度較小，第一勢(shì)皇層與溝道層的壓電極化效應(yīng)和自發(fā)極化效應(yīng)不足以誘導(dǎo)出高濃度的二維電子氣。因此，在第一勢(shì)皇層和溝道層之間的二維電子氣在溝槽下方有一定程度的耗盡，即溝槽下方的二維電子氣濃度比兩側(cè)的二維電子氣的濃度低。增大第一勢(shì)皇層的厚度，得到溝槽下濃度較高的二維電子氣，減小第一勢(shì)皇層的厚度，得到溝槽下濃度較低的二維電子氣。調(diào)節(jié)第一勢(shì)皇層的厚度可以獲得不同程度的壓電極化和自發(fā)極化，從而可以獲得開啟電壓接近OV的場(chǎng)效應(yīng)二極管。
[0076]當(dāng)該場(chǎng)效應(yīng)二極管的陽極施加正偏電壓時(shí)，在溝槽中肖特基電極的作用下，溝槽底部區(qū)域下的溝道層和第一勢(shì)皇層的異質(zhì)結(jié)中的導(dǎo)帶向下彎曲，更靠近費(fèi)米能級(jí)，在溝道層和第一勢(shì)皇層的界面處形成電子的堆積區(qū)，該電子堆積區(qū)與二維電子氣溝道相連通，形成二極管的導(dǎo)電通道。電子從陰極流入，經(jīng)過陰極下第一勢(shì)皇層與溝道層交界面處的二維電子氣溝道、溝槽底部區(qū)域下的電子堆積區(qū)、陽極歐姆接觸電極下第一勢(shì)皇層與溝道層的二維電子氣溝道，最終從陽極流出，亦即該場(chǎng)效應(yīng)二極管具備正向?qū)ㄌ匦浴?br>[0077]通過調(diào)節(jié)第一勢(shì)皇層的厚度可以控制形成的二維電子氣的濃度，從而控制該場(chǎng)效應(yīng)二極管的開啟電壓。第一勢(shì)皇層厚度越小，溝槽下方的二維電子氣耗盡的程度越大，即濃度越小，需要越大的陽極電壓才能實(shí)現(xiàn)該場(chǎng)效應(yīng)二極管的正向?qū)?。增加第一?shì)皇層的厚度可以降低該場(chǎng)效應(yīng)二極管的開啟電壓。因此，選擇合適的第一勢(shì)皇層厚度可以實(shí)現(xiàn)接近OV的場(chǎng)效應(yīng)二極管開啟電壓。
[0078]該場(chǎng)效應(yīng)二極管在正偏時(shí)，只需在陽極施加較小的偏壓，就會(huì)在溝槽下的溝道層與第一勢(shì)皇層的交界面處出現(xiàn)電子堆積層，連通高濃度、高迀移率的二維電子氣作為導(dǎo)電通道，故該場(chǎng)效應(yīng)二極管的正向壓降和導(dǎo)通電阻較小。
[0079]圖2是本發(fā)明實(shí)施例一提供的場(chǎng)效應(yīng)二極管在陽極施加較小正向電壓(小于IV)時(shí)，在溝槽處沿A-A7分布的能帶結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，當(dāng)該場(chǎng)效應(yīng)二極管的陽極施加較小正向電壓(小于IV)時(shí)，第一勢(shì)皇層和溝道層交界面處的導(dǎo)帶向下彎曲，位于費(fèi)米能級(jí)之下，因此在溝道層表面出現(xiàn)電子堆積層。該電子堆積層連接溝道層二維電子氣，形成二極管導(dǎo)電通道，因此二極管的開啟電壓低，導(dǎo)通電阻也較小。
[0080]圖3是本發(fā)明實(shí)施例一提供的場(chǎng)效應(yīng)二極管在反偏狀態(tài)時(shí)，在溝槽處沿A-A7分布的能帶結(jié)構(gòu)圖。如圖3所示，當(dāng)該場(chǎng)效應(yīng)二極管的陽極施加反偏電壓時(shí)(即陽極相對(duì)陰極施加負(fù)偏電壓)，溝槽區(qū)域的肖特基電極下的溝道層與第一勢(shì)皇層的異質(zhì)結(jié)中的導(dǎo)帶向上彎曲，逐漸遠(yuǎn)離費(fèi)米能級(jí)，溝槽中肖特基電極對(duì)二維電子氣的耗盡作用增強(qiáng)，二維電子氣耗盡區(qū)域被進(jìn)一步展寬，形成截止溝道，因而反偏電壓下電流不能在陰極和陽極之間導(dǎo)通，使反向漏電流較低。
[0081]圖4是本發(fā)明實(shí)施例一提供的場(chǎng)效應(yīng)二極管的制作方法的流程圖。如圖4所示，該方法包括:
[0082]步驟401、提供襯底。
[0083]本步驟中，襯底材料可以為氮化鎵。
[0084]步驟402、在襯底之上依次制備成核層和緩沖層。
[0085]本步驟中，制備成核層或緩沖層的方法可以為金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積方法或分子束外延方法。
[0086]其中，成核層材料可以為氮化鋁、氮化鎵或鋁鎵氮，緩沖層材料可以為鋁鎵氮或其他II1-V族化合物。
[0087]步驟403、在緩沖層之上依次制備溝道層、第一勢(shì)皇層、刻蝕阻擋層、第二勢(shì)皇層和掩膜層。
[0088]本步驟中，制備溝道層、第一勢(shì)皇層、刻蝕阻擋層或第二勢(shì)皇層的方法可以為金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉積方法或分子束外延方法。
[0089]其中，溝道層材料可以為氮化鎵，第一勢(shì)皇層材料可以為鋁鎵氮，刻蝕阻擋層材料可以為氮化鎵，第二勢(shì)皇層的材料可以為鋁鎵氮。
[0090]優(yōu)選地，刻蝕阻擋層的制備過程是在完成第一勢(shì)皇層之后在同一腔體中進(jìn)行的，并且刻蝕阻擋層的生長(zhǎng)過程不接觸外界氣氛。
[0091]步驟404、在第二勢(shì)皇層之上依次制備陰極和陽極歐姆接觸電極。
[0092]本步驟中，將步驟403后得到的結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離，刻蝕掩膜層，在第二勢(shì)皇層之上制備陰極和陽極歐姆接觸電極。
[0093]其中，陰極的材料可以為鈦、鋁、鎳或金中的任一種或至少兩種的組合，陽極歐姆接觸電極的材料可以為鈦、鋁、鎳或金中的任一種或至少兩種的組合。
[0094]步驟405、在陰極和陽極歐姆接觸電極之間的第二勢(shì)皇層和掩膜層之內(nèi)制備溝槽，且溝槽的深度等于第二勢(shì)皇層的厚度與掩膜層的厚度之和。
[0095]優(yōu)選地，如圖5所示，步驟405包括以下步驟:
[0096]步驟415、利用光刻技術(shù)確定需要形成溝槽的區(qū)域。
[0097]步驟425、去除需要形成溝槽的區(qū)域的掩膜層。
[0098]步驟435、對(duì)第二勢(shì)皇層進(jìn)行熱氧化。
[0099]本步驟中，熱氧化的溫度為500-700攝氏度。
[0100]步驟445、利用濕法腐蝕技術(shù)將需要形成溝槽的區(qū)域的第二勢(shì)皇層腐蝕掉，形成溝槽。
[0101]本步驟中，濕法腐蝕用到的液體是氫氧化鉀，腐蝕的時(shí)間是30-60分鐘。作為第二勢(shì)皇層材料的鋁鎵氮在熱氧化之后能夠很容易地溶于氫氧化鉀等堿性溶液中，而作為刻蝕阻擋層材料的氮化鎵不溶于氫氧化鉀等堿性溶液。因此，氮化鎵可以作為有效的溝槽刻蝕的刻蝕阻擋層。
[0102]本步驟中，利用濕法腐蝕方法制備溝槽，解決了現(xiàn)有技術(shù)中采用干法刻蝕方法制備溝槽引起的材料的損傷和缺陷，工藝簡(jiǎn)單，可靠性高。
[0103]步驟406、在溝槽之上制備肖特基電極，肖特基電極與