一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管及其制备方法，包括自下而上依次叠层的阴极、n

【技术实现步骤摘要】
一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管及其制备方法


[0001]本专利技术属于微电子
，具体涉及到一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管及其制备方法。

技术介绍

[0002]氧化镓作为新一代超宽禁带半导体材料，它的禁带宽度很宽，约为4.8eV，并且具有较高的击穿场强，理论上击穿场强为8MV/cm，因此广泛应用于高性能电源开关、射频放大器、恶劣环境信号处理方面，有着广阔的应用前景。
[0003]随着微波通讯的发展和普及，在微波无线电传输中，要求器件适应高频时的工作特性，并且制造稳定性好，反向漏电流小，耐压高，正向导通电压低以及转换效率高。射频到直流转换电路是无线电传输系统接收端的关键。接收端的转换效率很大程度上取决于整流电路中使用的肖特基势垒二极管的性能，包括导通电阻、截止电容和导通电压。为了提高转换效率，降低正向导通电压是很重要的。
[0004]肖特基势垒二极管是天线整流电路的关键器件，决定了无线微波功率传输过程的效率。传统技术制造的镍电极的肖特基二极管正向导通电压在1V以上，存在正向导通电压较大的技术问题，难以满足对器件的新要求。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]本专利技术的其中一个目的是提供一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，实现降低肖特基二极管的正向导通电压，提高氧化镓肖特基二极管的器件性能。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，包括自下而上依次叠层的阴极、n
+
‑
Ga2O3外延层、n
‑
‑
Ga2O3外延层和阳极；
[0009]其中，所述n
+
‑
Ga2O3外延层与所述阴极之间构成欧姆接触，所述阴极为钛和金的叠层；
[0010]所述n
‑
‑
Ga2O3外延层与所述阳极之间形成肖特基接触，所述阳极为具有低功函数的材料和金的叠层。
[0011]作为本专利技术低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述阴极中钛层的厚度为10～300nm，金层的厚度为50～2000nm。
[0012]作为本专利技术低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述阳极中具有低功函数的材料层的厚度为10～300nm，金层的厚度为50～2000nm。
[0013]作为本专利技术低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述具有低功函数的材料包括氮化钛、钨、钼中的一种。
[0014]作为本专利技术低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述n
+
‑
Ga2O3外延层和所述n
‑
‑
Ga2O3外延层的厚度均为0.1～50μm。
[0015]作为本专利技术低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述n
+
‑
Ga2O3外延层为Si掺杂的Ga2O3材料，所述n
+
‑
Ga2O3外延层的掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3～1
×
10
19
cm
‑3。
[0016]作为本专利技术低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述n
‑
‑
Ga2O3外延层为Si掺杂的Ga2O3材料，所述n
‑
‑
Ga2O3外延层的掺杂浓度为1
×
10
15
cm
‑3～1
×
10
17
cm
‑3。
[0017]本专利技术的另一个目的是提供如上述所述的低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的制备方法，包括，
[0018]制备n
+
‑
Ga2O3外延层；
[0019]通过氢化物气相外延工艺在n
+
‑
Ga2O3外延层上生长n
‑
‑
Ga2O3外延层；
[0020]在所述n
+
‑
Ga2O3外延层的下表面用电子束蒸发法或磁控溅射法依次沉积金属钛和金属金薄膜，在氮气气氛中进行热处理，形成阴极；
[0021]在所述n
‑
‑
Ga2O3外延层的上表面沉积具有低功函数的材料，利用电子束蒸发法或磁控溅射法在具有低功函数的材料层上蒸发沉积金层，在氮气氛围中进行退火，形成阳极。
[0022]作为本专利技术低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的制备方法的一种优选方案，其中：所述进行热处理，热处理的温度为300～600℃，热处理的时间为10～100秒；
[0023]所述进行退火，退火温度为150～300℃，退火时间为10～100秒。
[0024]作为本专利技术低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的制备方法的一种优选方案，其中：所述沉积具有低功函数的材料，在Ar和N2的混合气体氛围下进行，其中，氮气分压比为7～70％。
[0025]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0026]本专利技术在n
+
‑
Ga2O3外延层上制备n
‑
‑
Ga2O3外延层，在氧化镓外延层表面分别沉积电极，形成欧姆接触和肖特基接触，制备肖特基二极管的阴极和阳极，在制备阳极时，沉积具有低功函数的材料，与外延层形成肖特基接触，控制二极管的开关，从而实现降低肖特基二极管的正向导通电压，提高氧化镓肖特基二极管的器件性能。本专利技术制备工艺更加简单，降低了器件结构的复杂性的同时降低了正向导通电压，从而提高了二极管器件性能，实现正向导通电压小，有利于应用在微波功率整流方面。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，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它的附图。其中：
[0028]图1为本专利技术一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的结构示意图；
[0029]图2为本专利技术实施例1～3制备的二极管的IV特性曲线；
[0030]图3为本专利技术实施例4中不同氮气分压比下制备的二极管的IV特性曲线。
具体实施方式
[0031]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0032]在下面的描述中阐述了很多具体细节以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：包括自下而上依次叠层的阴极(100)、n
+
‑
Ga2O3外延层(200)、n
‑
‑
Ga2O3外延层(300)和阳极(400)；其中，所述n
+
‑
Ga2O3外延层(200)与所述阴极(100)之间构成欧姆接触，所述阴极(100)为钛和金的叠层；所述n
‑
‑
Ga2O3外延层(300)与所述阳极(400)之间形成肖特基接触，所述阳极(400)为具有低功函数的材料和金的叠层。2.如权利要求1所述的低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述阴极(100)中钛层的厚度为10～300nm，金层的厚度为50～2000nm。3.如权利要求1或2所述的低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述阳极(400)中具有低功函数的材料层的厚度为10～300nm，金层的厚度为50～2000nm。4.如权利要求3所述的低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述具有低功函数的材料包括氮化钛、钨、钼中的一种。5.如权利要求1、2、4中任一项所述的低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述n
+
‑
Ga2O3外延层(200)和所述n
‑
‑
Ga2O3外延层(300)的厚度均为0.1～50μm。6.如权利要求5所述的低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述n
+
‑
Ga2O3外延层(200)为Si掺杂的Ga2O3材料，所述n
+
‑
Ga2O3外延层(200)的掺杂浓度为1
×
10
17
cm
‑3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王霄，陈小钰，王佳玮，敖金平，李杨，陈治伟，白利华，王利强，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：