金刚石肖特基二极管的制备方法技术

本发明专利技术适用于半导体技术领域，提供了一种金刚石肖特基二极管的制备方法，该方法包括：在第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层的上表面形成第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层，其中，所述第二厚度小于所述第一厚度；在所述第一金刚石层的下表面形成电极；通过光刻和刻蚀工艺，在所述第二金刚石层的第一区域形成凹槽；在所述凹槽的表面形成N型异质半导体层；在所述N型异质半导体层的表面形成第二金属层；在所述第二金属层的表面和所述第二金刚石层的第二区域的上表面形成第三金属层。本发明专利技术能够显著提高器件的性能。

Preparation of diamond Schottky diode

The invention is applicable to the field of semiconductor technology, providing a preparation method of a diamond Schottky diode. The method includes: forming a second thickness light doped P type second diamond layer on the upper surface of the first thick P type first diamond layer of the first thickness, wherein the second thickness is less than the first thickness; An electrode is formed on the lower surface of the first diamond layer; a groove is formed in the first region of the second diamond layer by photolithography and etching; a N type heterostructure semiconductor layer is formed on the surface of the groove; a second metal layer is formed on the surface of the N type heterogeneous semiconductor layer; on the surface of the second metal layer and the second of the second metal layer, the surface of the second metal layer is formed. A third metal layer is formed on the upper surface of the second region of the diamond layer. The invention can significantly improve the performance of the device.

【技术实现步骤摘要】
金刚石肖特基二极管的制备方法
本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种金刚石肖特基二极管的制备方法。
技术介绍
电力电子系统正在向着更高击穿电压，更小导通损耗的方向发展，对器件提出了更高的要求。其中，二极管器件是电力电子系统中最基本的器件之一。金刚石以其宽禁带、高热导率、高临界击穿电场、低的介电常数以及高的载流子迁移率等优势特性，是制作大功率、高频、高温、低功率损耗电力电子器件的理想材料。传统的肖特基二极管损导通耗大、导通损耗大、击穿电压小，不能满足日益发展的电力电子系统的需求，因此，如何制备高性能的金刚石肖特基二极管是当前亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种金刚石肖特基二极管的制备方法，以解决现有技术中金刚石肖特基二极管性能差的问题。本专利技术实施例提供了一种金刚石肖特基二极管的制备方法，包括：在第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层的上表面形成第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层，其中，所述第二厚度小于所述第一厚度；在所述第一金刚石层的下表面形成电极；通过光刻和刻蚀工艺，在所述第二金刚石层的第一区域形成凹槽；在所述凹槽的表面形成N型异质半导体层；在所述N型异质半导体层的表面形成第二金属层；在所述第二金属层的表面和所述第二金刚石层的第二区域的上表面形成第三金属层，所述第二区域为所述第二金刚石层除去所述第一区域以外的区域。可选的，所述在第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层的上表面形成第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层，包括：通过微波等离子体化学气相沉积工艺在金刚石衬底上淀积第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层；通过微波等离子体化学气相沉积工艺在所述第一金刚石层的上表面淀积第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层；去除所述金刚石衬底。可选的，所述在所述第一金刚石层的下表面形成电极，包括：通过电子束蒸发工艺在所述第一金刚石层的下表面淀积第一金属层；通过高温退火工艺使所述第一金属层与所述第一金刚石层形成欧姆接触。可选的，所述通过光刻和刻蚀工艺，在所述第二金刚石层的第一区域形成凹槽，包括：通过光刻工艺，在所述第二金刚石层的第二区域的上表面覆盖光刻胶层；通过干法刻蚀工艺，刻蚀所述第二金刚石层形成所述凹槽，其中，刻蚀深度小于所述第二厚度。进一步的，所述在所述凹槽的表面形成N型异质半导体层，在所述N型异质半导体层的表面形成第二金属层，包括：通过原子层沉积工艺在所述凹槽的表面和所述光刻胶的上表面淀积N型异质半导体层；通过电子束蒸发工艺在所述N型异质半导体层的表面淀积第二金属层；去除所述光刻胶层。通过高温退火工艺使所述第二金属层与所述N型异质半导体层形成欧姆接触。可选的，所述在所述第二金属层的表面和所述第二金刚石层的第二区域的上表面形成第三金属层，包括：通过电子束蒸发工艺在所述第二金属层的表面和所述第二金刚石层的第二区域的上表面淀积第三金属层。可选的，所述方法还包括，在所述第三金属层的上表面形成材质为Au的金属层。可选的，所述第三金属层由功函数值小于4.6eV的金属形成。可选的，所述第一厚度为50微米至2000微米，所述第二厚度为5纳米至20微米；所述第一金刚石层的掺杂浓度为1×2018cm-3至1×2022cm-3，所述第二金刚石层的掺杂浓度为1×2014cm-3至1×2018cm-3。可选的，其特征在于，所述N型异质半导体层的厚度为20纳米至200纳米。本专利技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本专利技术实施例通过在第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层的上表面形成第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层，在所述第一金刚石层的下表面形成电极，通过光刻和刻蚀工艺，在所述第二金刚石层的第一区域形成凹槽，并在所述凹槽的表面依次形成N型异质半导体层和第二金属层，在所述第二金属层的表面和所述第二金刚石层的第二区域的上表面形成第三金属层。由于第二金刚石层与N型异质半导体层形成PN结，从而制备出金刚石异质结势垒肖特基二极管，与传统的肖特基二极管相比，使用该方法制备的肖特基异质结结型肖特基二极管具有高的击穿电压和小的导通损耗，能够显著提高器件的性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的金刚石肖特基二极管制备方法的实现流程图；图2是本专利技术实施例提供的金刚石肖特基二极管制备方法的结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的异质PN结能带图；图4是本专利技术实施例提供的金刚石肖特基二极管制备方法的结构示意图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。为了说明本专利技术所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。请参考图1和图2，金刚石肖特基二极管的制备方法包括：步骤S101，在第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层的上表面形成第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层，其中，所述第二厚度小于所述第一厚度。在本专利技术实施例中，请参考图2(1)，在第一金刚石层201的上表面形成第二金刚石层202，其中，第一金刚石层201和第二金刚石层202的掺杂元素为硼元素，以形成p型掺杂，也可以掺杂其他元素形成p型掺杂，在此不做限定。步骤S102，在所述第一金刚石层的下表面形成电极。在本专利技术实施例中，请参考图2(2)，在第一金刚石层201的下表面淀积金属，形成阳极电极203。其中，电极203为欧姆接触电极，即第一金刚石层201的下表面淀积的金属与第一金刚石层201形成欧姆接触。步骤S103，通过光刻和刻蚀工艺，在所述第二金刚石层的第一区域形成凹槽。在本专利技术实施例中，请参考图2(3)，通过光刻和刻蚀工艺，在第二金刚石层202中刻蚀出凹槽204，凹槽204为一个以上，并且凹槽204包括但不限于矩形凹槽、圆形凹槽、椭圆形凹槽。在凹槽204为多个时，第一区域为多个小区域构成，在每一个小区域均形成一个凹槽204。步骤S104，在所述凹槽的表面形成N型异质半导体层。在本专利技术实施例中，请参考图2(4)，凹槽204的表面包括底面和侧壁，在凹槽204的底面及侧壁上淀积N型异质半导体层205。N型异质半导体层205包括但不限于N型掺杂的TiO2层、MoO3层、ZnO层、V2O5层、WO3层、NbO5层、GaN层、AlN层、SiC层、Ga2O3层、Si层、GeSi层和GaAs层。N型异质半导体层205与第二金刚石层202形成异质结PN结结构。例如，请参考图3，图3为p型金刚石与N型TiO2形成的异质结结构能带图，金刚石的禁带宽度为5.5eV，在金刚石中掺杂硼元素形成p型半导体，硼元素的能级位于金刚石价带上方约0.37eV，TiO2的禁带宽度是3.4eV，而且TiO2天然的就是N型半导体，从图3可以看出，p型金刚石与N型TiO2形成的异质结结构能带图与传统的PN结相似。步骤S105，在所述N型异质半导体层的表面形成第二金属层。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金刚石肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：在第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层的上表面形成第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层，其中，所述第二厚度小于所述第一厚度；在所述第一金刚石层的下表面形成电极；通过光刻和刻蚀工艺，在所述第二金刚石层的第一区域形成凹槽；在所述凹槽的表面形成N型异质半导体层；在所述N型异质半导体层的表面形成第二金属层；在所述第二金属层的表面和所述第二金刚石层的第二区域的上表面形成第三金属层，所述第二区域为所述第二金刚石层除去所述第一区域以外的区域。

【技术特征摘要】
1.一种金刚石肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：在第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层的上表面形成第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层，其中，所述第二厚度小于所述第一厚度；在所述第一金刚石层的下表面形成电极；通过光刻和刻蚀工艺，在所述第二金刚石层的第一区域形成凹槽；在所述凹槽的表面形成N型异质半导体层；在所述N型异质半导体层的表面形成第二金属层；在所述第二金属层的表面和所述第二金刚石层的第二区域的上表面形成第三金属层，所述第二区域为所述第二金刚石层除去所述第一区域以外的区域。2.如权利要求1所述的金刚石肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述在第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层的上表面形成第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层，包括：通过微波等离子体化学气相沉积工艺在金刚石衬底上淀积第一厚度的重掺杂p型第一金刚石层；通过微波等离子体化学气相沉积工艺在所述第一金刚石层的上表面淀积第二厚度的轻掺杂p型第二金刚石层；去除所述金刚石衬底。3.如权利要求1所述的金刚石肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述在所述第一金刚石层的下表面形成电极，包括：通过电子束蒸发工艺在所述第一金刚石层的下表面淀积第一金属层；通过高温退火工艺使所述第一金属层与所述第一金刚石层形成欧姆接触。4.如权利要求1所述的金刚石肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述通过光刻和刻蚀工艺，在所述第二金刚石层的第一区域形成凹槽，包括：通过光刻工艺，在所述第二金刚石层的第二区域的上表面覆盖光刻胶层；通过干法刻蚀工艺，刻蚀所述第二金刚石层形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：周闯杰，王晶晶，蔚翠，何泽召，郭建超，刘庆彬，高学栋，冯志红，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十三研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13