【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体器件，具体涉及一种正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管及其制备方法，可用于高压大功率电力电子领域。
技术介绍
1、氧化镓作为新兴的超宽禁带半导体材料，具有较大的禁带宽度，较高的临界击穿电场以及可控的n型掺杂技术，在高压、高频电力电子器件中有着广阔的应用前景。然而，由于缺乏有效的p型掺杂技术，无法通过pn结终端结构缓解边缘电场集中以提高器件的击穿电压、这大大限制了氧化镓在高耐压方面的材料优势。凹槽终端结构作为另一种能够有效提高器件击穿电压的技术，被广泛用于氧化镓基器件。凹槽终端按照刻蚀角度可以分为直角凹槽终端、负斜角凹槽终端以及正斜角凹槽终端，其中正斜角凹糟终端能够最大程度上使得耗尽区向下扩展，缓解电场集中效应，器件击穿电压提升效果最好。
2、然而，已报道的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管存在两个问题：1、凹槽底角为直角或斜角；2、低掺杂外延层未完全刻蚀。这导致器件凹槽边缘底部出现严重的电场集中效应，极易引起提前击穿。
3、目前，在氧化镓上实现正斜角刻蚀的方法是通过调整电感等离子体耦合(icp)刻蚀设备的功率，反应气体流量等参数，使得化学刻蚀速率和物理刻蚀速率达到一个合适的比例。该方法调参过程复杂，且受刻蚀设备状态、工作环境等外部因素影响较大，可重复率低。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本专利技术提供了一种正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管及其制备方法。本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
2、第一方
3、第二方面，本专利技术提供了一种正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管的制备方法包括以下步骤：
4、s100，获取氧化镓衬底2并进行清洗；
5、s200，采用氢化物气相外延技术hvpe方法，在清洗后的氧化镓衬底2正面，外延生长氧化镓轻掺杂外延层3；
6、s300，采用磁控溅射或电子束蒸发在氧化镓衬底2背面沉积欧姆阴极金属1，并对阴极金属1进行退火；
7、s400，在氧化镓轻掺杂外延层3正面采用光刻工艺形成阳极图案，并采用电子束蒸发或磁控溅射沉积pt作为阳极金属4，并将图案外的金属剥离形成阳极；
8、s500，以阳极金属4为掩模，利用icp干法刻蚀工艺在所述氧化镓轻掺杂外延层3自对准刻蚀正斜角凹槽，以使正斜角凹槽的截面呈圆弧形状；其中，凹槽深度大于氧化镓轻掺杂外延层厚度；
9、s600，将凹槽刻蚀后的样品浸入90℃的25％四甲基氢氧化铵水溶液中10～15min，以去除刻蚀损伤；
10、s700，在凹槽刻蚀后的样品表面沉积钝化层5；
11、s800，对所述阳极金属4上的钝化层光刻形成开孔图案，并去除开孔图案的钝化层，得到正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管。
12、有益效果：
13、本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
14、第一，结构上，本专利技术的氧化镓肖特基二极管采用圆弧截面的正斜角凹槽刻蚀终端，凹槽边缘底角为圆角且凹槽深度大于氧化镓轻掺杂外延层的厚度，大大缓解了电场集中效应，避免器件提前击穿。台面边角为正斜角，使得器件在承担反向电压时，耗尽区更容易向下延伸，从而进一步提高器件的耐高压性能。
15、第二，工艺上，本专利技术通过使用金属pt做掩模对氧化镓进行icp刻蚀，利用pt对氧化镓化学刻蚀的催化作用，加速靠近掩模区域的各向同性刻蚀速率，最终实现圆弧截面正斜角凹槽终端结构，与传统方式相比，工艺简单可控，重复率高。
16、以下将结合附图及实施例对本专利技术做进一步详细说明。
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1.一种正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，包括：自下而上依次设置的阴极金属(1)、氧化镓衬底(2)、氧化镓轻掺杂外延层(3)和阳极金属(4)；其中，从所述氧化镓衬底(2)的上部分区域和所述氧化镓轻掺杂外延层(3)的两侧边缘向内刻蚀有正斜角凹槽，使得正斜角凹槽的截面呈圆弧形状；在所述正斜角凹槽设置有钝化层(5)；所述钝化层(5)从阳极金属(4)的边缘部分向下覆盖直至覆盖完所述氧化镓衬底(2)被刻蚀的区域。
2.根据权利要求1所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，所述正斜角凹槽的刻蚀台面角度小于90度。
3.根据权利要求1所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，所述正斜角凹槽的截面为圆弧状，凹槽深度大于氧化镓轻掺杂外延层(3)的厚度。
4.根据权利要求1所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，轻掺杂外延层(3)的厚度为3～20μm，掺杂载流子浓度为1015～1017cm-3。
5.根据权利要求1所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，阳极金属(4)采用Pt金属，厚度为50～5
6.一种正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管的制备方法，其特征在于，S300中对阴极金属的退火，是在氮气氛围下进行，退火温度为400～500℃，退火时间为1～3分钟。
8.根据权利要求6所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管的制备方法，其特征在于，S500中采用ICP干法刻蚀工艺的工艺条件是：上功率为100～600W，下功率为：15～100W，反应气体为BCl3/Cl2＝20～60/2～10sccm，压强为1～5pa。
9.根据权利要求6所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管的制备方法，其特征在于，在S800中得到正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管之前，所述正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管的制备方法还包括：
10.根据权利要求6所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管的制备方法，其特征在于，S700中钝化层的材料包括SiO2、Al2O3和NiO，沉积厚度为100～1000nm。
...【技术特征摘要】
1.一种正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，包括：自下而上依次设置的阴极金属(1)、氧化镓衬底(2)、氧化镓轻掺杂外延层(3)和阳极金属(4)；其中，从所述氧化镓衬底(2)的上部分区域和所述氧化镓轻掺杂外延层(3)的两侧边缘向内刻蚀有正斜角凹槽，使得正斜角凹槽的截面呈圆弧形状；在所述正斜角凹槽设置有钝化层(5)；所述钝化层(5)从阳极金属(4)的边缘部分向下覆盖直至覆盖完所述氧化镓衬底(2)被刻蚀的区域。
2.根据权利要求1所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，所述正斜角凹槽的刻蚀台面角度小于90度。
3.根据权利要求1所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，所述正斜角凹槽的截面为圆弧状，凹槽深度大于氧化镓轻掺杂外延层(3)的厚度。
4.根据权利要求1所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，轻掺杂外延层(3)的厚度为3～20μm，掺杂载流子浓度为1015～1017cm-3。
5.根据权利要求1所述的正斜角凹槽终端氧化镓肖特基二极管，其特征在于，阳极金属(4)采用p...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑雪峰，张方，马晓华，陆小力，何云龙，洪文，岳少忠，李业宏，苑子健，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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