本發(fā)明屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種準(zhǔn)垂直結(jié)構(gòu)的gan基肖特基二極管制備方法。

背景技術(shù)：

以si、gaas等傳統(tǒng)半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)的肖特基倍頻二極管器件由于受到材料本身屬性的限制，在功率和耐擊穿電壓等相應(yīng)指標(biāo)上很難再有進(jìn)一步的提高。近年來以ⅲ族氮化物為表的新一代寬禁帶半導(dǎo)體材料發(fā)展迅猛，具有寬帶隙、高飽和電子漂移速、高擊穿場強和高熱導(dǎo)率等優(yōu)越材料性能，在毫米波、亞毫米波大功率電子器件領(lǐng)域極具發(fā)展?jié)摿Α；趃an的肖特基二極管毫米波、亞毫米波倍頻器件的研究是目前國際上的熱點。

由于gan材料的電子遷移率相比gaas較低，基于gan材料制備的肖特基二極管的串聯(lián)電阻很大，導(dǎo)致器件的截止頻率和工作頻率很難達(dá)到gaas基器件的水平。串聯(lián)電阻有三部分構(gòu)成，包括了歐姆接觸電阻，n-gan外延層電阻和n+外延層擴展電阻。平面結(jié)構(gòu)的器件是歐姆接觸與肖特基接觸之間的距離比較大，一般為4μm，電流在n+層總橫向傳輸，由于n+層的厚度較小，造成電流擁擠，使擴展電阻變大。采用垂直結(jié)構(gòu)在n+層背面形成歐姆接觸，使歐姆接觸與肖特基基礎(chǔ)距離變短，并且電子垂直運動，解決了電流擁擠問題，器件的擴展電阻變小，提高了器件的截止頻率。但是目前還沒有基于襯底替換技術(shù)的準(zhǔn)垂直結(jié)構(gòu)的gan肖特基二極管器件。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種準(zhǔn)垂直結(jié)構(gòu)的gan基肖特基二極管制備方法，能夠降低器件的串聯(lián)電阻，提高工作頻率，解決電流擁擠的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種準(zhǔn)垂直結(jié)構(gòu)的gan基肖特基二極管制備方法，在生長襯底上外延生長高摻雜n-型gan層；在n-型gan層上外延生長高摻雜n+gan層；在所述的n+gan層上制作歐姆接觸；在所述的n-層上形成肖特基接觸，通過空氣橋?qū)⑿ぬ鼗佑|引到陽極。

進(jìn)一步地，在生長襯底上外延生長的高摻雜n-型gan層的摻雜元素為ⅳ族元素，摻雜濃度在10¹⁶/cm³量級到10¹⁹/cm³量級之間；所述的高摻雜n+層gan層的摻雜元素為ⅳ族元素，摻雜濃度在10¹⁶/cm³量級到10¹⁸/cm³量級之間。

進(jìn)一步地，在所述的n+gan層上用光刻制作歐姆接觸區(qū)。

進(jìn)一步地，在歐姆接觸區(qū)內(nèi)依次蒸發(fā)鈦、鋁、鎳、金金屬層，或鈦、鋁、鉑、金金屬層，并通過高溫快速退火形成歐姆接觸。

進(jìn)一步地，在形成的歐姆接觸層上面用晶片鍵合的方法粘合石英基板，形成二次襯底。

進(jìn)一步地，通過激光剝離或機械研磨的方法去掉大部分的生長襯底，保留100μm以下的襯底采用icp方法進(jìn)行刻蝕，直到把襯底刻蝕干凈。

進(jìn)一步地，對剝離生長襯底后的外延層進(jìn)行輕刻蝕和拋光處理，去掉剝離造成的損傷，刻蝕出n-gan臺面，露出多余的歐姆接觸金屬。

進(jìn)一步地，在n-gan臺面上蒸發(fā)ti、au金屬，形成肖特基接觸。

進(jìn)一步地，制備歐姆接觸電極和肖特基接觸電極。

進(jìn)一步地，采用電鍍方法制作空氣橋，將肖特基接觸電極引到陽極pad，同時實現(xiàn)陰極pad的加厚；將二次襯底進(jìn)行減薄，并進(jìn)行分片，得到分立器件。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本發(fā)明提出的是一種基于襯底替換技術(shù)制備準(zhǔn)垂直結(jié)構(gòu)的gan肖特基二極管的方法，采用垂直結(jié)構(gòu)在n+層背面形成歐姆接觸，去掉襯底后在n-層上形成肖特基接觸，使歐姆接觸與肖特基基礎(chǔ)距離變短，實現(xiàn)最小的肖特基接觸與歐姆接觸距離，并且電子垂直運動，最大限度的降低了擴展電阻，提高了器件工作頻率，解決了電流擁擠問題，同時兼顧了gan器件耐功率的特點，可以實現(xiàn)毫米波和太赫茲波段的大功率倍頻器。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備過程一的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明制備過程二的結(jié)構(gòu)圖；

圖3是本發(fā)明制備過程三的結(jié)構(gòu)圖；

圖4是本發(fā)明制備過程四的結(jié)構(gòu)圖；

圖5是本發(fā)明制備過程五的結(jié)構(gòu)圖；

圖中：1、肖特基接觸；2、歐姆接觸電極；3、肖特基接觸電極。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

本發(fā)明提供的準(zhǔn)垂直結(jié)構(gòu)的gan基肖特基二極管制備方法，請參照圖1-圖5，在生長襯底上外延生長高摻雜n-型gan層；在n-型gan層上外延生長高摻雜n+gan層；在所述的n+gan層上制作歐姆接觸，如圖2所示；在所述的n-層上形成肖特基接觸，通過空氣橋?qū)⑿ぬ鼗佑|引到陽極，如圖5所示。

本發(fā)明進(jìn)一步采取的技術(shù)方案是，在生長襯底上外延生長的高摻雜n-型gan層的摻雜元素為ⅳ族元素，摻雜濃度在10¹⁶/cm³量級到10¹⁹/cm³量級之間；所述的高摻雜n+層gan層的摻雜元素為ⅳ族元素，如si元素，摻雜濃度在10¹⁶/cm³量級到10¹⁸/cm³量級之間。

進(jìn)一步地，在所述的n+gan層上用光刻制作歐姆接觸區(qū)。

進(jìn)一步地參見圖2，在歐姆接觸區(qū)內(nèi)依次蒸發(fā)鈦、鋁、鎳、金金屬層，或鈦、鋁、鉑、金金屬層，并通過高溫快速退火形成歐姆接觸，其中溫度為300℃-1000℃。

進(jìn)一步的參見圖3，在形成的歐姆接觸層上面用晶片鍵合的方法粘合石英基板，形成二次襯底。

再進(jìn)一步地，通過激光剝離或機械研磨的方法去掉大部分的生長襯底，保留100μm以下的襯底采用icp方法進(jìn)行刻蝕，直到把襯底刻蝕干凈。在此對icp方法進(jìn)一步的說明，icp也即感應(yīng)耦合等離子體(inductivelycoupledplasma)刻蝕技術(shù)，其作為微機電系統(tǒng)(mems)體微機械加工工藝中的一種重要加工方法，由于其控制精度高、大面積刻蝕均勻性好、刻蝕垂直度好、污染少和刻蝕表面平整光滑等優(yōu)點常用于刻蝕高深寬比結(jié)構(gòu)，在mems工業(yè)中獲得越來越多的應(yīng)用。

參照圖4，對剝離生長襯底后的外延層進(jìn)行輕刻蝕和拋光處理，去掉剝離造成的損傷，刻蝕出n-gan臺面，露出多余的歐姆接觸金屬。

參照圖4，在n-gan臺面上蒸發(fā)ti、au金屬，形成肖特基接觸。

進(jìn)一步的制備歐姆接觸電極和肖特基接觸電極。

參見圖5，采用電鍍方法制作空氣橋，將肖特基接觸電極引到陽極pad，同時實現(xiàn)陰極pad的加厚；將二次襯底進(jìn)行減薄，并進(jìn)行分片，得到分立器件。

以上對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本發(fā)明中應(yīng)用具體個例對本發(fā)明的實施方式進(jìn)行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可對本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)，這些改進(jìn)也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種準(zhǔn)垂直結(jié)構(gòu)的GaN基肖特基二極管制備方法，屬于半導(dǎo)體器件技術(shù)領(lǐng)域。其是在生長襯底上外延生長高摻雜N?型GaN層；在N?型GaN層上外延生長高摻雜N+?GaN層；在所述的N+?GaN層上制作歐姆接觸；在所述的N?層上形成肖特基接觸，通過空氣橋?qū)⑿ぬ鼗佑|引到陽極。本發(fā)明能夠降低器件的串聯(lián)電阻，提高工作頻率，解決電流擁擠的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：梁士雄;王俊龍;張立森;楊大寶;徐鵬;趙向陽;房玉龍;馮志紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國電子科技集團(tuán)公司第十三研究所
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.23
技術(shù)公布日：2017.09.15