一种基于金属相二硫化钼的氮化镓PN二极管的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种基于金属相二硫化钼的氮化镓PN二极管的制备方法，将GaN单晶衬底上生长Si掺杂的n

【技术实现步骤摘要】
一种基于金属相二硫化钼的氮化镓PN二极管的制备方法


[0001]本专利技术属于半导体
，尤其涉及一种基于金属相二硫化钼的氮化镓PN二极管的制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，宽禁带半导体——氮化镓(GaN)因其优越的材料性能，广泛应用在功率和射频器件应用领域，因其耐高压、耐高温和体积小等优点，引起了人们高度重视并广泛应用。该器件的主要特点为：(1)能够承受高电压，并且具有良好的导电能力；(2)体积小，可以大幅度减小器件的尺寸。(3)面积利用率高，适宜导通大电流和阻断大电压。
[0003]现有的GaN PN器件存在着一些需要改进的问题：(1)未加终端的器件，其耐压不高；反向加压时，会产生较大的漏电流。(2)外加电压时，电场分布易集中在边缘处，从而使得器件提前击穿，从而对器件造成不可逆转的破坏。(3)场板金属材料价格较高。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例提供一种基于金属相二硫化钼的氮化镓PN二极管的制备方法，包括：
[0005]将GaN单晶衬底上生长Si掺杂的n
‑
GaN层，并在n
‑
GaN层上生长掺镁的p
‑
GaN层；
[0006]在GaN单晶衬底的背面进行打磨抛光后蒸镀金属膜形成欧姆接触电极，掀金去胶后退火；
[0007]利用光刻胶遮挡预设的钝化区，光刻显影后暴露钝化区，垂直向下刻蚀p
‑
GaN层，在器件表面形成台阶，在p
‑
GaN层台阶表面进行光刻，显影后露出制作的钝化区，氮气气氛下在器件表面沉积Si3N4层，利用去胶液清洗p
‑
GaN层台阶上的Si3N4，抛光处理；
[0008]在钝化层表面制备掺杂Re的单层MoS2，掺杂后使使Re/Mo＝2/3
‑
7/3，以使得到的二硫化钼为金属相。
[0009]进一步地，n
‑
GaN层的厚度为15μm
‑
40μm，Si掺杂浓度为1
‑2×
10
16
cm
‑3。
[0010]进一步地，p
‑
GaN层的厚度为70nm
‑
100nm，Mg掺杂浓度为0.8
‑1×
10
18
cm
‑3。
[0011]进一步地，金属相MoS2层的厚度为0.5
‑
1.5nm。
[0012]进一步地，Si3N4的厚度为70nm
‑
100nm。
[0013]进一步地，氮化镓单晶衬底的厚度为300
‑
500μm，Si掺杂浓度为5
‑8×
10
18
cm
‑3。
[0014]进一步地，欧姆接触蒸镀的金属为Ti/Al/Ni/Au。
[0015]进一步地，对GaN单晶衬底的背面打磨抛光至250
‑
350μm。
[0016]进一步地，利用Cl2/SiCl4垂直向下干法刻蚀p
‑
GaN层。
[0017]进一步地，用SiC衬底来代替GaN单晶衬底。
[0018]本专利技术实施例使用金属相二硫化钼代替常规金属，用于制作场板及阳极。其优势是：利用金属相二硫化钼制作场板，其厚度变薄，器件整体厚度大幅减小，便于制作超薄器件；减小了器件边缘处的电场聚集，提高了器件耐压，同时降低了器件制作过程中的价格。
附图说明
[0019]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，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为本专利技术的实施例提供的外延工艺及欧姆接触形成示意图；
[0021]图2为本专利技术的实施例提供的台阶制作示意图。
[0022]图3为本专利技术的实施例提供的钝化层的制备流程示意图。
[0023]图4为本专利技术的实施例提供的金属相二硫化钼场板及阳极制备流程示意图。
[0024]图5为本专利技术的实施例提供的一种金属相二硫化钼作为场板及阳极的垂直氮化镓PN二极管的结构示意图。
具体实施方式
[0025]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0026]本专利技术实施例提供一种基于金属相二硫化钼的氮化镓PN二极管的制备方法，包括：
[0027]步骤一、将GaN单晶衬底上生长Si掺杂的n
‑
GaN层，并在n
‑
GaN层上生长掺镁的p
‑
GaN层；
[0028]具体地，氮化镓单晶衬底的厚度为300
‑
500μm，优选为300μm，Si掺杂浓度为5
‑8×
10
18
cm
‑3优选为8
×
10
18
cm
‑3。在其它实施例中，可以用SiC衬底来代替GaN单晶衬底。n
‑
GaN层的厚度为15μm
‑
40μm，Si掺杂浓度为1
‑2×
10
16
cm
‑3，优选为40μm，Si掺杂浓度为1
‑2×
10
16
cm
‑3。p
‑
GaN层的厚度为70nm
‑
100nm，优选为80nm。Mg掺杂浓度为0.8
‑1×
10
18
cm
‑3。优选为1
×
10
18
cm
‑3。
[0029]步骤二、在GaN单晶衬底的背面进行打磨抛光后蒸镀金属膜形成欧姆接触电极，掀金去胶后退火；
[0030]具体地，对GaN单晶衬底的背面打磨抛光至250
‑
350μm，优选为300μm。欧姆接触蒸镀的金属为Ti/Al/Ni/Au。
[0031]步骤三、利用光刻胶遮挡预设的钝化区，光刻显影后暴露钝化区，垂直向下刻蚀p
‑
GaN层，在器件表面形成台阶，在p
‑
GaN层台阶表面进行光刻，显影后露出制作的钝化区，氮气气氛下在器件表面沉积Si3N4层，利用去胶液清洗p
‑
GaN层台阶上的Si3N4，抛光处理；
[0032]具体地，利用Cl2/SiCl4垂直向下干法刻蚀p
‑
GaN层。Si3N4的厚度为70nm
‑
100nm，优选为80nm。
[0033]步骤四、在钝化层表面制备掺杂Re的单层MoS2，掺杂后使使Re/Mo＝2/3
‑
7/3，以使得到的二硫化钼为金属相。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于金属相二硫化钼的氮化镓PN二极管的制备方法，其特征在于，包括：将GaN单晶衬底上生长Si掺杂的n
‑
GaN层，并在n
‑
GaN层上生长掺镁的p
‑
GaN层；在GaN单晶衬底的背面进行打磨抛光后蒸镀金属膜形成欧姆接触电极，掀金去胶后退火；利用光刻胶遮挡预设的钝化区，光刻显影后暴露钝化区，垂直向下刻蚀p
‑
GaN层，在器件表面形成台阶，在p
‑
GaN层台阶表面进行光刻，显影后露出制作的钝化区，氮气气氛下在器件表面沉积Si3N4层，利用去胶液清洗p
‑
GaN层台阶上的Si3N4，抛光处理；在钝化层表面制备掺杂Re的单层MoS2，掺杂后使使Re/Mo＝2/3
‑
7/3，以使得到的二硫化钼为金属相。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，n
‑
GaN层的厚度为15μm
‑
40μm，Si掺杂浓度为1
‑2×
10
16
cm
‑3。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，p

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新科，周杰，王敏，贺威，方明，黄双武，黎晓华，朱德亮，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：