一種垂直結構的GaN基肖特基二極管及其制作方法_2

述襯底I為硅襯底、藍寶石襯底或碳化硅襯底；所述歐姆接觸電極8為依次蒸發鈦、鋁、鎳、金金屬層并通過高溫快速退火形成；所述肖特基接觸電極4為Ti/Au合金金屬層O
[0019]一種垂直結構的GaN基肖特基二極管的制作方法，該制作方法包括以下步驟:
(1)在硅襯底、藍寶石襯底或碳化硅襯底上外延生長N+型GaN層上，摻雜元素為IV族元素，摻雜濃度在1lfVcm3量級到10 1Vcm3量級之間；
(2)在所述的N+型GaN層上外延生長高摻雜的N-型GaN層，摻雜元素為IV族元素，摻雜濃度按照1lfVcm3量級到10 1Vcm3量級之間；
(3)采用干法刻蝕將襯底與N+型GaN層的接觸界面處進行機械減薄至50μ m以下，形成第一刻蝕孔；
(4)在第一刻蝕孔內蒸發金屬層，其金屬層依次鈦、鋁、鎳、金，并通過高溫快速退火形成歐姆接觸；
(5)在襯底上光刻出PAD圖形，采用電鍍方法形成陰極PAD；
(6)將襯底用waferbanding方法粘合到二次襯底，便于進行正面工藝；
(7)對整個材料正面進行干法刻蝕，刻蝕出N+型GaN和N-型GaN臺面結構，在N-型GaN層臺面上蒸發Ti/Au金屬層，形成肖特基接觸；
(8)對整個材料正面陰極PAD上面的部分進行干法刻蝕，刻蝕至露出背面金屬，即第二刻蝕孔；
(9)采用電鍍方法制作空氣橋，將肖特基接觸引到陽極PAD，同時電鍍實現陰極PAD與歐姆接觸連接；
(10)將二次襯底進行剝離，并進行分片，得到分立器件。
【主權項】
1.一種垂直結構的GaN基肖特基二極管，其特征在于:包括用于支撐整個GaN肖特基二極管的襯底(I )，在所述的襯底(I)上外延生長高摻雜的N+型GaN層(2)，在所述的N+型GaN層(2 )上外延生長高摻雜的N-型GaN層(3 )，在所述的N-型GaN層(3 )上部蒸發有肖特基接觸電極(4 )，所述肖特基接觸電極(4 )通過空氣橋(7 )與陽極電極(6 )連接，所述襯底(I)底面刻蝕有第一刻蝕孔(9)，襯底正面刻蝕有第二刻蝕孔(10)，所述第一刻蝕孔(9)在所述襯底(I)與N+型GaN層(2)連接處的正下方，第二刻蝕孔(10)在陰極電極(5)與N+型GaN和N-型GaN臺面結構之間，所述第一刻蝕孔(9)和第二刻蝕孔(10)內蒸發有歐姆接觸電極(8)，歐姆接觸電極(8)通過電鍍金屬層與陰極電極(5)連接。
2.根據權利要求1所述的一種垂直結構的GaN基肖特基二極管，其特征在于:所述在襯底(I)上外延生長高摻雜的N+型GaN層(2)，摻雜元素為IV族元素，摻雜濃度在1016/cm3量級到11Vcm3量級之間。
3.根據權利要求1所述的一種垂直結構的GaN基肖特基二極管，其特征在于:所述的N+型GaN層(2)上外延生長高摻雜的N-型GaN層(3)，摻雜元素為IV族元素，摻雜濃度按照1lfVcm3量級到10 1Vcm3量級之間。
4.根據權利要求1所述的一種垂直結構的GaN基肖特基二極管，其特征在于:所述襯底(I)為硅襯底、藍寶石襯底或碳化硅襯底。
5.根據權利要求1所述的一種垂直結構的GaN基肖特基二極管，其特征在于:所述歐姆接觸電極(8 )為依次蒸發鈦、鋁、鎳、金金屬層并通過高溫快速退火形成。
6.根據權利要求1所述的一種垂直結構的GaN基肖特基二極管，其特征在于:所述肖特基接觸電極(4)為Ti/Au合金金屬層。
7.—種垂直結構的GaN基肖特基二極管的制作方法，其特征在于:該制作方法包括以下步驟: (1)在襯底上外延生長N+型GaN層上； (2)在所述的N+型GaN層上外延生長高摻雜的N-型GaN層； (3)采用干法刻蝕將襯底與N+型GaN層的接觸界面處進行機械減薄至50μ m以下，形成第一刻蝕孔； (4)在第一刻蝕孔內蒸發金屬層，其金屬層依次為鈦、鋁、鎳、金，并通過高溫快速退火形成歐姆接觸； (5)在襯底上光刻出PAD圖形，采用電鍍方法形成陰極PAD； (6)將襯底用waferbanding方法粘合到二次襯底，便于進行正面工藝； (7)對整個材料正面進行干法刻蝕，刻蝕出N+型GaN和N-型GaN臺面結構，在N-型GaN層臺面上蒸發金屬層，形成肖特基接觸； (8)對整個材料正面陰極PAD上面的部分進行干法刻蝕，刻蝕至露出背面金屬，即第二刻蝕孔； (9)采用電鍍方法制作空氣橋，將肖特基接觸引到陽極PAD，同時電鍍實現陰極PAD與歐姆接觸連接； (10)將二次襯底進行剝離，并進行分片，得到分立器件。
8.根據權利要求7所述的一種垂直結構的GaN基肖特基二極管的制作方法，其特征在于:所述步驟(I)中所述的襯底為硅襯底、藍寶石襯底或碳化硅襯底；所述步驟(I)中的N+型GaN層摻雜元素為IV族元素，摻雜濃度在1lfVcm3量級到1019/cm3量級之間。
9.根據權利要求7所述的一種垂直結構的GaN基肖特基二極管的制作方法，其特征在于:所述步驟(2)中的N-型GaN層摻雜元素為IV族元素，摻雜濃度按照1lfVcm3量級到118/cm3量級之間。
10.根據權利要求7所述的一種垂直結構的GaN基肖特基二極管的制作方法，其特征在于:所述步驟(7)中的肖特基接觸為Ti/Au合金金屬層。
【專利摘要】本發明公開了一種垂直結構的GaN基肖特基二極管及其制作方法，涉及半導體器件技術領域。包括用于支撐整個GaN肖特基二極管的襯底，在所述的襯底上外延生長高摻雜的N+型GaN層，在所述的N+型GaN層上外延生長高摻雜的N-型GaN層，在所述的N-型GaN層上部蒸發有肖特基接觸電極，所述肖特基接觸電極通過空氣橋與陽極電極連接，所述襯底底面刻蝕有第一刻蝕孔，襯底正面刻蝕有第二刻蝕孔，所述第一刻蝕孔在所述襯底與N+型GaN層連接處的正下方，第二刻蝕孔在陰極電極和N+型GaN和N-型GaN臺面結構之間，所述第一刻蝕孔和第二刻蝕孔內蒸發有歐姆接觸電極，歐姆接觸電極通過電鍍金屬層與陰極電極連接。本發明縮短了歐姆接觸與肖特基接觸之間的距離，減小了器件的擴展電阻，提高了器件的截至頻率。
【IPC分類】H01L29-872, H01L21-329
【公開號】CN104851921
【申請號】CN201510261562
【發明人】梁士雄, 房玉龍, 邢東, 王俊龍, 楊大寶, 張立森, 馮志紅
【申請人】中國電子科技集團公司第十三研究所
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月21日