CN112652535A - 一种氮化镓异质结二极管制备方法及二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氮化镓异质结二极管制备方法及二极管,其制备方法包括以下步骤:制备一二氧化硅‑氮化镓‑氮化镓铝外延片衬底,依次淀积氮化铝层和二氧化硅层;曝光刻蚀氮化铝层和二氧化硅层,露出二维电子气的位置;内镀上一层二氧化硅层;曝光刻蚀露出氮化镓铝层,形成源极孔和漏极孔;沉积一复合金属钛铝镍金层;曝光刻蚀掉步骤S10中的二氧化硅层,露出氮化铝层形成一个栅极引线孔,淀积一铝层,形成氮化镓器件的异质结;顶部镀上一层二氧化硅层作为绝缘层,并曝光刻蚀该二氧化硅层露出源极孔和漏极孔;沉积一铝层,形成氮化镓异质结二极管器件源极和漏极。通过以上方法制得的二极管功率密度输出高,能量转换效率高,可使系统小型化、轻量化。

Description

一种氮化镓异质结二极管制备方法及二极管
技术领域
本发明属于二极管技术领域,尤其涉及一种氮化镓异质结二极管制备方法及二极管。
背景技术
二十一世纪以来,以氮化镓(GaN)和碳化硅(SiC)、氧化锌(ZnO)、金刚石为四大代表的第三代半导体材料开始初露头角。第三代半导体材料可以实现更好的电子浓度和运动控制,更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率电子器件,在光电子和微电子领域具有重要的应用价值。目前,市场火热的5G基站、新能源汽车和快充等都是第三代半导体的重要应用领域。目前的传统材料制作的二极管功率密度输出低,能量转换效率相对较低,且体积和重量相对较大,影响后续应用系统的制作及生产成本。
综上,现亟需一种能够解决上述技术问题,通过基于GaN材料制备出氮化镓异质结二极管,从而来克服上述问题。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种氮化镓异质结二极管制备方法及二极管,旨在解决现有技术采用传统方法生产的二极管功率密度输出低,能量转换效率相对较低,且体积和重量相对较大的问题。
为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
一种氮化镓异质结二极管制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S10.制备一二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝外延片衬底,在该衬底上依次淀积氮化铝层和二氧化硅层;
S20.采用二维电子气2DEG掩膜版曝光刻蚀二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝上淀积的氮化铝层和二氧化硅层,露出二维电子气的位置;
S30.在二维电子气的位置内镀上一层二氧化硅层;
S40.采用欧姆接触孔掩模版曝光刻蚀步骤S10中的氮化铝层和二氧化硅层,露出氮化镓铝层,形成源极孔和漏极孔;
S50.在源极孔和漏极孔内沉积一复合金属钛铝镍金层;
S60.采用栅极引线孔掩模版曝光刻蚀掉步骤S10中的二氧化硅层,露出氮化铝层形成一个栅极引线孔,并在该栅极引线孔内淀积一铝层,形成氮化镓器件的异质结;
S70.在当前形态下的顶部镀上一层二氧化硅层,作为栅极引线孔和器件源、漏极的绝缘层,并采用源、漏极孔掩模版曝光刻蚀该二氧化硅层露出源极孔和漏极孔;
S80.在步骤S70中的源极孔和漏极孔内沉积一铝层,形成氮化镓异质结二极管器件源极和漏极。
优选的,步骤S10中的氮化铝层厚度为200~500埃,二氧化硅层厚度为500~1200埃。
优选的,步骤S30中二氧化硅层的厚度为1000~1500埃。
优选的,步骤S50中的复合金属钛铝镍金层的厚度为20埃或50埃或60埃或220埃。
优选的,步骤S60中的铝层的厚度为0.2~0.5微米。
优选的,步骤S70中的二氧化硅层的厚度为5000~8000埃。
优选的,步骤S80中铝层的厚度为1~1.5微米。
另外,本发明还提供一种氮化镓异质结二极管,所述二极管采用上述制备方法制得。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明提供一种氮化镓异质结二极管制备方法及二极管,其制备方法包括以下步骤:S10.制备一二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝外延片衬底,在该衬底上依次淀积氮化铝层和二氧化硅层;S20.采用二维电子气2DEG掩膜版曝光刻蚀二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝上淀积的氮化铝层和二氧化硅层,露出二维电子气的位置;S30.在二维电子气的位置内镀上一层二氧化硅层;S40.采用欧姆接触孔掩模版曝光刻蚀步骤S10中的氮化铝层和二氧化硅层,露出氮化镓铝层,形成源极孔和漏极孔;S50.在源极孔和漏极孔内沉积一复合金属钛铝镍金层;S60.采用栅极引线孔掩模版曝光刻蚀掉步骤S10中的二氧化硅层,露出氮化铝层形成一个栅极引线孔,并在该栅极引线孔内淀积一铝层,形成氮化镓器件的异质结;S70.在当前形态下的顶部镀上一层二氧化硅层,作为栅极引线孔和器件源、漏极的绝缘层,并采用源、漏极孔掩模版曝光刻蚀该二氧化硅层露出源极孔和漏极孔;S80.在步骤S70中的源极孔和漏极孔内沉积一铝层,形成氮化镓异质结二极管器件源极和漏极。通过以上方法制得的二极管拥有更高的功率密度输出,以及更高的能量转换效率,并可以使系统小型化、轻量化,有效降低电力电子装置的体积和重量,从而极大降低系统制作及生产成本。
附图说明
图1为本发明的氮化镓异质结二极管制备方法的流程框图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确,以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
如附图1所示,本发明提供的一种氮化镓异质结二极管制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S10.制备一二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝外延片衬底,在该衬底上依次淀积氮化铝层和二氧化硅层;其中,衬底从下至上依次是二氧化硅层、氮化镓层、氮化镓铝层;
S20.采用二维电子气2DEG掩膜版曝光刻蚀二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝上淀积的氮化铝层和二氧化硅层,露出二维电子气的位置;
S30.在二维电子气的位置内镀上一层二氧化硅层;
S40.采用欧姆接触孔掩模版曝光刻蚀步骤S10中的氮化铝层和二氧化硅层,露出氮化镓铝层,形成源极孔和漏极孔;
S50.在源极孔和漏极孔内沉积一复合金属钛铝镍金层;
S60.采用栅极引线孔掩模版曝光刻蚀掉步骤S10中的二氧化硅层,露出氮化铝层形成一个栅极引线孔,并在该栅极引线孔内淀积一铝层,形成氮化镓器件的异质结;
S70.在当前形态下的顶部镀上一层二氧化硅层,作为栅极引线孔和器件源、漏极的绝缘层,并采用源、漏极孔掩模版曝光刻蚀该二氧化硅层露出源极孔和漏极孔;
S80.在步骤S70中的源极孔和漏极孔内沉积一铝层,形成氮化镓异质结二极管器件源极和漏极。
在一些实施例中,步骤S10中的氮化铝层厚度为200~500埃,二氧化硅层厚度为500~1200埃。
在一些实施例中,步骤S30中二氧化硅层的厚度为1000~1500埃。
在一些实施例中,步骤S50中的复合金属钛铝镍金层的厚度为20埃或50埃或60埃或220埃。
在一些实施例中,步骤S60中的铝层的厚度为0.2~0.5微米。
在一些实施例中,步骤S70中的二氧化硅层的厚度为5000~8000埃。
在一些实施例中,步骤S80中铝层的厚度为1~1.5微米。
另外,本发明还提供一种氮化镓异质结二极管,所述二极管采用上述制备方法制得。
综上,本发明的工作原理如下:
本发明提供一种氮化镓异质结二极管制备方法及二极管,其制备方法包括以下步骤:S10.制备一二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝外延片衬底,在该衬底上依次淀积氮化铝层和二氧化硅层;S20.采用二维电子气2DEG掩膜版曝光刻蚀二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝上淀积的氮化铝层和二氧化硅层,露出二维电子气的位置;S30.在二维电子气的位置内镀上一层二氧化硅层;S40.采用欧姆接触孔掩模版曝光刻蚀步骤S10中的氮化铝层和二氧化硅层,露出氮化镓铝层,形成源极孔和漏极孔;S50.在源极孔和漏极孔内沉积一复合金属钛铝镍金层;S60.采用栅极引线孔掩模版曝光刻蚀掉步骤S10中的二氧化硅层,露出氮化铝层形成一个栅极引线孔,并在该栅极引线孔内淀积一铝层,形成氮化镓器件的异质结;S70.在当前形态下的顶部镀上一层二氧化硅层,作为栅极引线孔和器件源、漏极的绝缘层,并采用源、漏极孔掩模版曝光刻蚀该二氧化硅层露出源极孔和漏极孔;S80.在步骤S70中的源极孔和漏极孔内沉积一铝层,形成氮化镓异质结二极管器件源极和漏极。通过以上方法制得的二极管拥有更高的功率密度输出,以及更高的能量转换效率,并可以使系统小型化、轻量化,有效降低电力电子装置的体积和重量,从而极大降低系统制作及生产成本。
可以理解的是,对本领域普通技术人员来说,可以根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种氮化镓异质结二极管制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S10.制备一二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝外延片衬底,在该衬底上依次淀积氮化铝层和二氧化硅层;
S20.采用二维电子气2DEG掩膜版曝光刻蚀二氧化硅-氮化镓-氮化镓铝上淀积的氮化铝层和二氧化硅层,露出二维电子气的位置;
S30.在二维电子气的位置内镀上一层二氧化硅层;
S40.采用欧姆接触孔掩模版曝光刻蚀步骤S10中的氮化铝层和二氧化硅层,露出氮化镓铝层,形成源极孔和漏极孔;
S50.在源极孔和漏极孔内沉积一复合金属钛铝镍金层;
S60.采用栅极引线孔掩模版曝光刻蚀掉步骤S10中的二氧化硅层,露出氮化铝层形成一个栅极引线孔,并在该栅极引线孔内淀积一铝层,形成氮化镓器件的异质结;
S70.在当前形态下的顶部镀上一层二氧化硅层,作为栅极引线孔和器件源、漏极的绝缘层,并采用源、漏极孔掩模版曝光刻蚀该二氧化硅层露出源极孔和漏极孔;
S80.在步骤S70中的源极孔和漏极孔内沉积一铝层,形成氮化镓异质结二极管器件源极和漏极。
2.根据权利要求1所述的氮化镓异质结二极管制备方法,其特征在于,步骤S10中的氮化铝层厚度为200~500埃,二氧化硅层厚度为500~1200埃。
3.根据权利要求1所述的氮化镓异质结二极管制备方法,其特征在于,步骤S30中二氧化硅层的厚度为1000~1500埃。
4.根据权利要求1所述的氮化镓异质结二极管制备方法,其特征在于,步骤S50中的复合金属钛铝镍金层的厚度为20埃或50埃或60埃或220埃。
5.根据权利要求1所述的氮化镓异质结二极管制备方法,其特征在于,步骤S60中的铝层的厚度为0.2~0.5微米。
6.根据权利要求1所述的氮化镓异质结二极管制备方法,其特征在于,步骤S70中的二氧化硅层的厚度为5000~8000埃。
7.根据权利要求1所述的氮化镓异质结二极管制备方法,其特征在于,步骤S80中铝层的厚度为1~1.5微米。
8.一种氮化镓异质结二极管,其特征在于,所述二极管采用权利要求1-7任一种制备方法制得。
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