肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种肖特基二极管及其制备方法。该方法包括：在衬底上外延n型氧化镓层；在所述n型氧化镓层制备金属掩膜层；在所述金属掩膜层上制备光刻胶并形成多个第二图形窗口，刻蚀形成凹槽结构；去除光刻胶，并对器件正面进行高温退火处理，形成多个带有凹槽结构的热氧化区；制备正面的阳极金属层和背面的阴极金属层；其中，所述阳极金属层的边缘位于最外侧的金属掩膜层上，且阳极金属层和金属掩膜层正所涵盖的区域下方包括至少一个带有凹槽结构的热氧化区。上述方法可以使阳极金属层和带有凹槽结构的热氧化区完全对齐，优化阳极结处电场，提高器件的耐高压特性并兼顾导通特性。

Schottky diode and its preparation

【技术实现步骤摘要】
肖特基二极管及其制备方法
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种肖特基二极管及其制备方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，对传统半导体二极管提出了更高的要求，其中击穿电压难成为主要的需求之一，这也是影响进一步提升器件性能的关键因素之一。氧化镓是一种宽禁带半导体材料，β-Ga2O3禁带宽度大约是4.85eV，其临界击穿电场高达8MV/cm，且n型掺杂可控，耐辐射，熔点高，非常适合于制作高压电力电子器件，其Baliga优值(BFOM)比氮化镓高大约4倍，比碳化硅高9倍多，且同质衬底可以采用熔体方式加工，因此具有广阔的应用前景，切合国家节能减排、智能制造、通讯与信息安全的要求。因此Ga2O3是一种性能优异的适于功率器件和高压开关器件制备的宽禁带半导体材料。宽禁带氧化镓肖特基二极管具有高击穿、低导通电阻等优势，但是由于氧化镓受主能级较深，且存在空穴自束缚效应，传统的p型受主元素很难掺杂至氧化镓中以构成p型材料。现有工艺条件下，利用氧化镓材料制作的肖特基二极管的击穿电压和导通特性还远低于氧化镓材料的理论预期值。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种肖特基二极管及其制备方法，以提高现有的肖特基二极管的击穿电压和导通特性。本专利技术实施例第一方面提供了一种肖特基二极管的制备方法，包括：在衬底上外延n型氧化镓层；在所述n型氧化镓层制备金属掩膜层，其中，所述金属掩膜层中的每个图形窗口对应一个待制备的热氧化区；在所述金属掩膜层上涂胶、曝光、显影，使所述金属掩膜层上的光刻胶形成多个第二图形窗口，每个第二图形窗口对应一个待制备的凹槽结构，其中，每个第二图形窗口对应的区域均为金属掩膜层的一个图形窗口对应的区域，且所述第二图形窗口的个数小于或等于所述金属掩膜层中的图形窗口的个数；对器件正面进行刻蚀，形成凹槽结构；去除光刻胶，并对器件正面进行高温退火处理，形成多个带有凹槽结构的热氧化区；制备正面的阳极金属层和背面的阴极金属层；其中，所述阳极金属层的边缘位于最外侧的金属掩膜层上，所述阳极金属层在所述n型氧化镓层上的投影对应的区域中包括至少一个带有凹槽结构的热氧化区。可选的，当所述第二图形窗口的个数小于所述金属掩膜层中的图形窗口的个数时，在对器件正面进行高温退火处理后，还形成至少一个不带凹槽结构的热氧化区。可选的，所述在所述n型氧化镓层制备金属掩膜层，包括：在所述n型氧化镓层上涂胶、曝光、显影，使所述n型氧化镓层上的光刻胶形成多个第一图形窗口，其中，每个第一图形窗口对应的区域为待制备的金属掩膜层对应的区域；在器件正面蒸发金属；剥离该光刻胶，形成所述金属掩膜层。可选的，所述金属掩膜层为Ni。可选的，所述衬底为n型氧化镓衬底，且掺杂浓度大于所述n型氧化镓层的掺杂浓度。可选的，所述n型氧化镓层为非均匀掺杂，且所述n型氧化镓层为从上至下浓度增加的多层结构。本专利技术实施例第二方面提供了一种肖特基二极管，包括：衬底；n型氧化镓层，形成在所述衬底上，其中，所述n型氧化镓层中包括：至少三个带有凹槽结构的热氧化区，且所述热氧化区的上表面为所述n型氧化镓层的上表面；金属掩膜层，形成在所述n型氧化镓层上；且位于相邻的两个凹槽结构之间；所述凹槽结构的槽壁边缘与所述金属掩膜层的边缘重合；阳极金属层，形成在所述n型氧化镓层和所述金属掩膜层上；其中，所述阳极金属层的边缘位于最外侧的金属掩膜层上，所述阳极金属层在所述n型氧化镓层上的投影对应的区域中包括至少一个带有凹槽结构的热氧化区；阴极金属层，形成在衬底的背面。可选的，所述n型氧化镓层中还包括：不带凹槽结构的热氧化区，位于所述阳极金属层在所述n型氧化镓层上的投影对应的区域中，且与所述阳极金属层接触；不带凹槽结构的热氧化区的上方未设有金属掩膜层，且不带凹槽结构的热氧化区的边缘与上方相邻的金属掩膜层的边缘重合。可选的，所述衬底为n型氧化镓衬底，且掺杂浓度大于所述n型氧化镓层的掺杂浓度；所述n型氧化镓层为非均匀掺杂，且所述n型氧化镓层为从上至下浓度增加的多层结构。可选的，所述金属掩膜层为Ni。本专利技术实施例在制备肖特基二极管时，在n型氧化镓层上制备金属掩膜层后，其中，所述金属掩膜层中的每个图形窗口对应一个待制备的热氧化区。通过在金属掩膜层上涂胶、曝光、显影，使金属掩膜层上的光刻胶形成多个第二图形窗口，用于标记制备凹槽结构的位置。对器件正面进行刻蚀，形成凹槽结构。去除光刻胶后，对器件正面进行高温退火处理，形成多个带有凹槽结构的热氧化区。制备阳极金属层时，阳极金属层的边缘形成在最外侧的金属掩膜层上，并且阳极金属层在所述n型氧化镓层上的投影对应的区域中包括至少一个带有凹槽结构的热氧化区，上述阳极金属层的位置设置，有利于优化阳极边缘区峰值电场，提高击穿电压和导通特性；同时由于金属掩膜的导电性，相当于阳极金属层可以与凹槽结构完全对准，进一步提高击穿电压和导通特性。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肖特基二极管的制备方法流程示意图；图2是本专利技术实施例提供的在衬底上外延n型氧化镓层后的剖面结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的在n型氧化镓层上制备金属掩膜层后的剖面结构示意图；图4是本专利技术实施例提供的使所述金属掩膜层上的光刻胶形成多个第二图形窗口后的剖面结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的对器件正面进行刻蚀形成凹槽结构后的剖面结构示意图；图6是本专利技术实施例提供的去除光刻胶后的剖面结构示意图；图7是本专利技术实施例提供的形成热氧化区后的剖面结构示意图；图8是本专利技术实施例提供的肖特基二极管的剖面结构示意图；图9是本专利技术实施例提供的第二图形窗口的个数小于所述金属掩膜层中的图形窗口的个数时的剖面结构示意图；图10是本专利技术实施例提供的与图9对应的形成凹槽结构后的剖面结构示意图；图11是本专利技术实施例提供的与图10对应的去除光刻胶后的剖面结构示意图；图12是本专利技术实施例提供的与图11对应的形成热氧化区后的剖面结构示意图；图13是本专利技术实施例提供的包括不带凹槽结构的热氧化区肖特基二极管的剖面结构示意图；图14是本专利技术实施例提供的使n型氧化镓层上的光刻胶形成多个第一图形窗口后的剖面结构示意图；图15是本专利技术实施例提供的在器件正面蒸发金属后的剖面结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下对照附图并结合实施例，对本专利技术做进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。图1是本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：/n在衬底上外延n型氧化镓层；/n在所述n型氧化镓层制备金属掩膜层，其中，所述金属掩膜层中的每个图形窗口对应一个待制备的热氧化区；/n在所述金属掩膜层上涂胶、曝光、显影，使所述金属掩膜层上的光刻胶形成多个第二图形窗口，每个第二图形窗口对应一个待制备的凹槽结构，其中，每个第二图形窗口对应的区域均为金属掩膜层的一个图形窗口对应的区域，且所述第二图形窗口的个数小于或等于所述金属掩膜层中的图形窗口的个数；/n对器件正面进行刻蚀，形成凹槽结构；/n去除光刻胶，并对器件正面进行高温退火处理，形成多个带有凹槽结构的热氧化区；/n制备正面的阳极金属层和背面的阴极金属层；/n其中，所述阳极金属层的边缘位于最外侧的金属掩膜层上，所述阳极金属层在所述n型氧化镓层上的投影对应的区域中包括至少一个带有凹槽结构的热氧化区。/n

【技术特征摘要】
1.一种肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括：
在衬底上外延n型氧化镓层；
在所述n型氧化镓层制备金属掩膜层，其中，所述金属掩膜层中的每个图形窗口对应一个待制备的热氧化区；
在所述金属掩膜层上涂胶、曝光、显影，使所述金属掩膜层上的光刻胶形成多个第二图形窗口，每个第二图形窗口对应一个待制备的凹槽结构，其中，每个第二图形窗口对应的区域均为金属掩膜层的一个图形窗口对应的区域，且所述第二图形窗口的个数小于或等于所述金属掩膜层中的图形窗口的个数；
对器件正面进行刻蚀，形成凹槽结构；
去除光刻胶，并对器件正面进行高温退火处理，形成多个带有凹槽结构的热氧化区；
制备正面的阳极金属层和背面的阴极金属层；
其中，所述阳极金属层的边缘位于最外侧的金属掩膜层上，所述阳极金属层在所述n型氧化镓层上的投影对应的区域中包括至少一个带有凹槽结构的热氧化区。


2.如权利要求1所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，当所述第二图形窗口的个数小于所述金属掩膜层中的图形窗口的个数时，在对器件正面进行高温退火处理后，还形成至少一个不带凹槽结构的热氧化区。


3.如权利要求1所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述在所述n型氧化镓层制备金属掩膜层，包括：
在所述n型氧化镓层上涂胶、曝光、显影，使所述n型氧化镓层上的光刻胶形成多个第一图形窗口，其中，每个第一图形窗口对应的区域为待制备的金属掩膜层对应的区域；
在器件正面蒸发金属；
剥离该光刻胶，形成所述金属掩膜层。


4.如权利要求1所述的肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述金属掩膜层为Ni。


5.如权利要求1所述的肖特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王元刚，吕元杰，冯志红，刘红宇，宋旭波，周幸叶，谭鑫，韩婷婷，梁士雄，
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