基于全HVPE工艺生长的GaN结势垒肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种基于全HVPE工艺生长的GaN结势垒肖特基二极管及其制备方法，包括：采用HVPE工艺，以液态金属镓作为Ga源，氨气为N源，SiH4为n型掺杂源，在双抛的GaN单晶自支撑衬底上生长一层n型GaN外延层；对n型GaN外延层进行光刻、曝光、显影，然后进行离子注入，形成重掺杂的P型区；去除光刻胶，在n型GaN外延层表面沉积一层SiO2帽层，然后对注入的离子进行激活处理，再将SiO2帽层去除；最后进行欧姆电极和肖特基电极制备，得到GaN结势垒肖特基二极管。本发明专利技术外延层中C杂质含量显著降低，有效提高材料的载流子迁移率；且生长速率快，适合GaN厚膜的生长；成本低，适合于工业上大规模生产。适合于工业上大规模生产。适合于工业上大规模生产。

【技术实现步骤摘要】
基于全HVPE工艺生长的GaN结势垒肖特基二极管及其制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体材料
，尤其涉及一种基于全HVPE工艺生长的GaN结势垒肖特基二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]氮化镓(GaN)是一种重要的第三代半导体材料，因具备禁带宽度大、击穿电场高、热导率大、电子饱和漂移速率高、抗辐射能力强等优越性能，在固态光源和电力电子、微波射频器件等领域，具有非常好的应用前景和市场潜在价值。
[0003]垂直GaN二极管，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。常见的垂直GaN二极管有肖特基二极管(SBD)，PN二极管(PND)以及结势垒肖特基二极管(JBS)。结势垒肖特基二极管(JBS)结合了肖特基二极管和PN二极管的优点，具有高的击穿电压和低的反向漏电，是GaN功率器件中不可缺少的元器件之一。传统的GaN结势垒肖特基二极管(JBS)都是在基于金属有机化学气相沉积(MOCVD)生长的外延层(漂移层)上制备的器件，该方法由于精确的掺杂精度和对厚度控制等优势，成为GaN外延层生长中最受欢迎的方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于全HVPE工艺生长的GaN结势垒肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.采用HVPE工艺，在双抛的GaN单晶自支撑衬底上生长一层n型GaN外延层；所述HVPE工艺包括：以液态金属镓作为Ga源，氨气为N源，SiH4为n型掺杂源，利用惰性气体将含HCl气体流过液态金属镓，在600
‑
900℃下产生GaCl；利用惰性气体将n型掺杂源输送到HVPE反应室中，反应室温度为300
‑
1000℃，分解成Si和H；接着GaCl在900
‑
1200℃下与NH3和Si反应，得到掺杂有Si的GaN薄膜沉积于所述GaN单晶自支撑衬底上；S2.对步骤S1得到的n型GaN外延层进行光刻、曝光、显影，然后进行离子注入，形成重掺杂的P型区；S3.去除光刻胶，在n型GaN外延层表面沉积一层SiO2帽层，然后对注入的离子进行激活处理，再将所述SiO2帽层去除；S4.对步骤S3得到的器件进行欧姆电极和肖特基电极制备，得到所述GaN结势垒肖特基二极管。2.根据权利要求1所述的基于全HVPE工艺生长的GaN结势垒肖特基二极管的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述n型GaN外延层的厚度为30
‑
50μm，所述n型GaN外延层的载流子浓度控制在0.5E16
‑
2E16 cm
‑3之间；所述双抛的GaN单晶自支撑衬底的载流子浓度为2E18cm
‑3。3.根据权利要求1所述的基于全HVPE工艺生长的GaN结势垒肖特基二极管的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述GaN薄膜的生长速度控制在5
‑
20μm/h，优选为15μm/h。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的基于全HVPE工艺生长的GaN结势垒肖特基二极管的制备方法，其特征在于，所述双抛的GaN单晶自支撑衬底的生长方式为在异质蓝宝石衬底上采用HVPE快速生长800um的块状GaN单晶，随后采用激光剥离的方式从蓝宝...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新科，邹苹，马正蓊，熊信柏，陈少军，黄双武，贺威，黎晓华，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：