一種肖特基二極管及其測(cè)試方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，尤其涉及一種肖特基二極管及其測(cè)試方法。
【背景技術(shù)】
[0002]相比于GaAs等傳統(tǒng)化合物半導(dǎo)體材料(位錯(cuò)密度約104/cm2)，GaN材料內(nèi)部存在著大量位錯(cuò)，利用金屬有機(jī)化合物化學(xué)氣相沉淀(Metal-organic Chemical VaporDeposit1n, MOCVD)的方法在藍(lán)寶石等異質(zhì)襯底上外延生長(zhǎng)得到的GaN薄膜，位錯(cuò)密度約18?109/cm2,利用氫化物氣相外延(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE)的方法生長(zhǎng)得到的GaN厚膜材料,位錯(cuò)密度大幅下降,但仍然高達(dá)106/cm2,位錯(cuò)的存在會(huì)顯著影響基于GaN材料制備出來(lái)的肖特基二極管的性能，為了能進(jìn)一步提高GaN肖特基二極管的性能，需要了解器件內(nèi)部的位錯(cuò)分布，并對(duì)其進(jìn)行深入研究。
[0003]通過(guò)陰極突光譜(Cathodoluminescence, CL)的方法可以很方便地觀測(cè)到GaN材料內(nèi)部的位錯(cuò)分布，但使用傳統(tǒng)的方法制備GaN肖特基二極管的肖特基電極部分時(shí)，通常都會(huì)淀積比較厚的金屬層，由于電子束無(wú)法穿透很厚的金屬層，即使能夠穿透打到樣品上，樣品所發(fā)出的陰極熒光也無(wú)法透過(guò)該金屬電極層發(fā)射出來(lái)，因此這樣制成器件后就無(wú)法利用CL譜來(lái)觀測(cè)器件內(nèi)部的位錯(cuò)分布了 ；而如果先觀測(cè)GaN材料的位錯(cuò)分布，再在其上制備肖特基電極時(shí)，又無(wú)法確保淀積的金屬層正好覆蓋在觀測(cè)過(guò)的區(qū)域上。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種肖特基二極管，該肖特基二極管既可以進(jìn)行常規(guī)測(cè)試分析如電流電壓曲線(IV)測(cè)量，又能夠利用CL譜確定器件內(nèi)部的位錯(cuò)數(shù)目及分布位置，方便深入研究位錯(cuò)對(duì)器件性能的影響。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
[0006]一種肖特基二極管，包括:
[0007]GaN 層；
[0008]位于GaN層上的絕緣層，所述絕緣層具有一開(kāi)口部，形成肖特基接觸區(qū)域；
[0009]第一電極，形成于所述肖特基接觸區(qū)域內(nèi)，與所述GaN層接觸，并且，所述第一電極至少部分覆蓋于所述絕緣層的上部；
[0010]第二電極，與所述第一電極連接，位于所述第一電極覆蓋所述絕緣層的部分之上；
[0011]其中，所述第一電極的厚度小于所述第二電極的厚度。
[0012]優(yōu)選地，所述第一電極的厚度為5?30nm ;所述第二電極的厚度為200?lOOOnrn。
[0013]優(yōu)選地，所述肖特基二極管還包括與所述GaN層連接的歐姆電極層，所述歐姆電極層的厚度總為100?100nm。
[0014]優(yōu)選地，所述歐姆電極層為單層的Ti材料層。
[0015]優(yōu)選地，所述歐姆電極層為多層疊層設(shè)置的金屬材料層，所述金屬材料包括T1、Al.Ni和Au ;所述多層金屬材料層中至少包含一 Ti材料層，所述Ti材料層與所述GaN層連接。
[0016]優(yōu)選地，所述絕緣層呈環(huán)狀，其中心為所述開(kāi)口部；所述開(kāi)口部的側(cè)壁具有一傾斜角度，傾斜角度的范圍是I?80°，從俯視的角度中所述開(kāi)口部呈上大下小的結(jié)構(gòu)。
[0017]優(yōu)選地，所述GaN層為GaN自支撐材料。
[0018]優(yōu)選地，所述絕緣層的材料為Si02、Si3N4或Al2O3，其厚度為100?lOOOnm。
[0019]優(yōu)選地，所述第一電極的材料為N1、Pt或Au，所述第二電極的材料為T(mén)1、Au、Al或
Cu ;所述第一電極和第二電極為單層金屬材料層或多層金屬材料層。
[0020]本發(fā)明的另一方面是提供了一種肖特基二極管的測(cè)試方法，包括步驟:
[0021](a)、首先提供如上所述的肖特基二極管；
[0022](b)、在所述第一電極位于所述肖特基接觸區(qū)域的部分采用陰極熒光譜來(lái)觀測(cè)所述肖特基二極管內(nèi)部的位錯(cuò)數(shù)目及分布。
[0023]優(yōu)選地，該測(cè)試方法還包括步驟:在所述第二電極上施加電壓或電流以測(cè)試所述肖特基二極管的1-V特性。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在提供的GaN肖特基二極管，在有源區(qū)(即肖特基電極與GaN晶體接觸的區(qū)域)采用薄的第一電極，而非有源區(qū)采用厚的第二電極，有源區(qū)與非有源區(qū)的電極是相互導(dǎo)通的；在進(jìn)行CL譜測(cè)量時(shí)，加速電子束可以穿透連接于有源區(qū)的薄的第一電極打到樣品上，樣品所發(fā)出的陰極熒光也能夠透過(guò)薄的第一電極發(fā)射出來(lái)，這樣就可以利用CL譜來(lái)觀測(cè)器件內(nèi)部的位錯(cuò)數(shù)目及分布位置；如需進(jìn)行常規(guī)測(cè)試分析如電流電壓曲線(1-V特性曲線)測(cè)量，則可以在非有源區(qū)的厚的第二電極上施加電壓或電流進(jìn)行測(cè)試。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1是本發(fā)明一實(shí)施例提供的肖特基二極管的立體圖。
[0026]圖2是如圖1所示的肖特基二極管的橫向剖面圖。
[0027]圖3是對(duì)本實(shí)施方式提供的肖特基二極管進(jìn)行CL譜觀測(cè)的電鏡照片。
[0028]圖4是對(duì)本實(shí)施方式提供的肖特基二極管的1-V特性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如前所述，本發(fā)明的目的是提供一種肖特基二極管，該肖特基二極管包括:GaN層；位于GaN層上的絕緣層，絕緣層具有一開(kāi)口部，形成肖特基接觸區(qū)域；第一電極，形成于肖特基接觸區(qū)域內(nèi)，與GaN層接觸，并且，第一電極至少部分覆蓋于所述絕緣層的上部；第二電極，與第一電極連接，位于第一電極覆蓋絕緣層的部分之上；其中，第一電極的厚度小于所述第二電極的厚度。該肖特基二極管既可以進(jìn)行常規(guī)測(cè)試分析如電流電壓曲線(ι-ν特性)測(cè)量，又能夠利用CL譜確定器件內(nèi)部的位錯(cuò)數(shù)目及分布位置，方便深入研究位錯(cuò)對(duì)器件性能的影響。
[0030]在較為優(yōu)選的方案中，第一電極的厚度范圍是5?30nm;第二電極的厚度范圍是200 ?lOOOnm。
[0031]下面將結(jié)合附圖用實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明。
[0032]參閱圖1和圖2，本實(shí)施例提供的肖特基二極管包括:GaN層I ;位于GaN層I上的絕緣層2，絕緣層具有一開(kāi)口部，形成肖特基接觸區(qū)域6 ;第一電極3，形成于肖特基接觸區(qū)域內(nèi)6，與GaN層I接觸，并且，第一電極3至少部分覆蓋于所述絕緣層2的上部；第二電極4，與第一電極3連接，位于第一電極3覆蓋絕緣層2的部分之上；與GaN層I連接的歐姆電極層5，歐姆電極層5位于與絕緣層2相對(duì)的一側(cè)。
[0033]其中，GaN層I為GaN自支撐材料。
[0034]其中，絕緣層2呈環(huán)狀，其中心為所述開(kāi)口部；所述開(kāi)口部的側(cè)壁具有一傾斜角度，傾斜角度的可以選擇的范圍是I?80°，從俯視的角度中所述開(kāi)口部呈上大下小的結(jié)構(gòu)；絕緣層2的材料可以選擇是Si02、Si3N4或Al2O3,—般采用原子層沉積(Atomic layerdeposit1n,ALD)、化學(xué)氣相沉積(Chemical Vapor Deposit1n,CVD)或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposit1n, PECVD)等工藝制備形成，其厚度可以選擇的范圍是100?lOOOnm，所述開(kāi)口部可以通過(guò)濕法腐蝕或干法刻蝕制備形成。
[0035]其中，第一電極3的材料可以選擇為N1、Pt或Au，第一電極3可以為單層金屬材料層或多層金屬材料層，例如可以僅僅是一層Ni金屬層，也可以是包括疊層設(shè)置的一層Ni