CN116190460A - 肖特基二极管制备方法及肖特基二极管 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种肖特基二极管制备方法和肖特基二极管。该方法包括：利用高温热氧化工艺对目标N+型氧化镓衬底进行氧化处理，得到形成在目标N+型氧化镓衬底上表面的第一N‑型氧化镓漂移层，以及在目标N+型氧化镓衬底下表面的第二N‑型氧化镓漂移层；在第一N‑型氧化镓漂移层的上表面和第二N‑型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极；对目标N+型氧化镓衬底进行裁切，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底；在第一N+型氧化镓衬底的下表面和第二N+型氧化镓衬底的上表面制备阴极电极，得到两个肖特基二极管。本发明能够有效解决外延氧化镓层导致的二极管器件性能差、成品率低和生产成本高等问题。
Description
技术领域
本发明涉及二极管制备技术领域，尤其涉及一种肖特基二极管制备方法及肖特基二极管。
背景技术
半导体材料在现代信息工业化社会中发挥着不可替代的作用，是现代半导体工业及微电子工业的基石。随着各种先进技术的不断发展，第三代半导体材料，如氮化镓和碳化硅，已经无法满足半导体二极管日益增长的需求。
近年人们提出了第四代半导体材料，一种在大气条件下稳定存在的新型金属氧化物半导体——氧化镓，相较于第三代半导体材料，氧化镓具有更大禁带宽度、更大的巴利加优值和更高的击穿场强等优异特性。因此，氧化镓材料被广泛应用在二极管的制备过程中。
然而，使用氧化镓制备二极管的技术方案都需要先在衬底上外延氧化镓层，但外延氧化镓层不仅难以有效控制厚度均匀性和掺杂浓度均匀性，还很有可能产生沉淀、位错环或刃位错等外延缺陷，这不仅降低了二极管器件的性能和成品率，还提高了二极管器件的生产成本。
发明内容
本发明实施例提供了一种肖特基二极管制备方法及肖特基二极管，能够实现在无需氧化镓外延工艺的前提下，仅采用N+型氧化镓单晶衬底制备肖特基二极管，从而解决外延氧化镓层导致的二极管器件性能差、成品率低和生产成本高的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种肖特基二极管制备方法，包括：
利用高温热氧化工艺对目标N+型氧化镓衬底进行氧化处理，得到形成在所述目标N+型氧化镓衬底上表面的第一N-型氧化镓漂移层，以及在所述目标N+型氧化镓衬底下表面的第二N-型氧化镓漂移层；
在所述第一N-型氧化镓漂移层的上表面和所述第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极；
对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底；其中，所述第一N+型氧化镓衬底的上表面为所述第一N-型氧化镓漂移层，所述第二N+型氧化镓衬底的下表面为所述第二N-型氧化镓漂移层；
在所述第一N+型氧化镓衬底的下表面和所述第二N+型氧化镓衬底的上表面制备阴极电极，得到两个所述肖特基二极管。
在一种可能的实现方式中，所述阴极电极与所述第一N+型氧化镓衬底、所述第二N+型氧化镓衬底的接触为欧姆接触；
所述阳极电极与所述第一N-型氧化镓漂移层、所述第二N-型氧化镓漂移层的接触为肖特基接触。
在一种可能的实现方式中，所述利用高温热氧化工艺对目标N+型氧化镓衬底进行氧化处理，包括：
根据预先设置的退火处理温度和退火处理时间，将所述目标N+型氧化镓衬底放置在氧气环境下进行退火处理。
在一种可能的实现方式中，所述退火处理温度处于500℃至2200℃之间；所述退火处理时间为大于第一预设时长的任一时间取值。
在一种可能的实现方式中，所述对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切，包括：
采用激光切割工艺或线切割工艺对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切。
在一种可能的实现方式中，所述对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切，包括：
采用高能离子注入工艺对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切。
在一种可能的实现方式中，所述在所述第一N-型氧化镓漂移层的上表面和所述第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极，包括：
采用电子束蒸发方法在所述第一N-型氧化镓漂移层的上表面和所述第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极。
在一种可能的实现方式中，所述阳极电极为镍金复合电极或铂金复合电极。
在一种可能的实现方式中，所述阴极电极为钛金复合电极或钛铝铂金复合电极。
第二方面，本发明实施例提供了一种肖特基二极管，所述肖特基二极管由第一方面中任一项所述的肖特基二极管制备方法制备得到。
本发明实施例提供一种肖特基二极管制备方法及肖特基二极管，其首先利用高温热氧化工艺得到形成在目标N+型氧化镓衬底上表面的第一N-型氧化镓漂移层，以及在目标N+型氧化镓衬底下表面的第二N-型氧化镓漂移层；之后在第一N-型氧化镓漂移层的上表面和第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极；然后对目标N+型氧化镓衬底进行裁切，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底；其中，第一N+型氧化镓衬底的上表面为第一N-型氧化镓漂移层，第二N+型氧化镓衬底的下表面为第二N-型氧化镓漂移层；最后在第一N+型氧化镓衬底的下表面和第二N+型氧化镓衬底的上表面制备阴极电极，得到两个肖特基二极管。
由于本发明是直接在N+型氧化镓衬底上得到的第一N-型氧化镓漂移层和第二N-型氧化镓漂移层，之后对N+型氧化镓衬底进行裁切，将N+型氧化镓衬底一分为二，得到两个肖特基二极管，所以本发明不仅无需在衬底上外延氧化镓材料得到氧化镓漂移层，解决了因外延氧化镓层而带来的外延缺陷和厚度均匀性和掺杂浓度均匀性难以控制的问题，还可以完全利用N+型氧化镓衬底从而提高生产量。因此，本发明不仅提高了二极管器件的性能和成品率，还降低了二极管器件的生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的肖特基二极管制备方法的实现流程图；
图2是本发明实施例提供的第一N-型氧化镓漂移层和第二N-型氧化镓漂移层的示意图；
图3是本发明实施例提供的阳极电极的示意图；
图4是本发明实施例提供的裁切过程和裁切结果的示意图；
图5是本发明实施例提供的阴极电极的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
图1为本发明实施例提供的肖特基二极管制备方法的实现流程图，详述如下：
步骤101，利用高温热氧化工艺对目标N+型氧化镓衬底进行氧化处理，得到形成在目标N+型氧化镓衬底上表面的第一N-型氧化镓漂移层，以及在目标N+型氧化镓衬底下表面的第二N-型氧化镓漂移层。
在一些实施例中，在利用高温热氧化工艺对目标N+型氧化镓衬底进行氧化处理之前，可以对N+型氧化镓晶锭进行处理，以得到目标N+型氧化镓衬底。
具体的，通过N+型氧化镓晶锭得到目标N+型氧化镓衬底的过程为：
1、选取一个N+型氧化镓晶锭，对N+型氧化镓晶锭的正反面进行抛光处理；
2、对N+型氧化镓晶锭进行裁切，得到若干个所需厚度的晶圆片；
3、将某一片晶圆片的正反面进行抛光处理，得到目标N+型氧化镓衬底。
需要说明的是，目标N+型氧化镓衬底即经过抛光处理的某一片晶圆片。
在一些实施例中，目标N+型氧化镓衬底可以为N+型高掺杂氧化镓衬底，其中掺杂浓度可以大于1.0×1018cm-3。
在一些实施例中，高温热氧化工艺可以为干氧氧化、水汽氧化和湿氧氧化等热氧化工艺中的任一种方法。
具体的，干氧氧化的特点为结构致密，均匀性、重复性好，生成速率较慢；水汽氧化的特点为生长速率快，但是结构疏松；湿氧氧化的特点为生长速率介于干氧氧化和水汽氧化之间，均匀性可以满足工艺要求。
因此，本申请并不限制高温热氧化工艺的具体实施方法，高温热氧化工艺的具体实施方法可以根据实际需求进行调整。
在一些实施例中，使用高温热氧化工艺可以降低目标N+型氧化镓衬底的导电性，从而使目标N+型氧化镓衬底的上表面和下表面一定厚度内的载流子浓度大幅度降低，进而得到形成在目标N+型氧化镓衬底上表面的第一N-型氧化镓漂移层，以及在目标N+型氧化镓衬底下表面的第二N-型氧化镓漂移层。
具体的，可以通过控制热氧化工艺的温度和处理时间，对N-型氧化镓漂移层的厚度和载流子浓度进行调控。以本申请为例，当温度越高，处理时间越长时，载流子的浓度越低，N-型氧化镓漂移层的厚度越厚。
在一些实施例中，高温热氧化工艺的的具体实施步骤为：
根据预先设置的退火处理温度和退火处理时间，将目标N+型氧化镓衬底放置在氧气环境下进行退火处理。
值得一提的是，高温热氧化工艺相当于氧气退火处理。
其中，退火处理温度可以处于500℃至2200℃之间，退火处理时间可以为大于或等于第一预设时长的任一时间取值。在本申请中，并不限制第一预设时长的取值，例如，第一预设时长可以为1分钟、2分钟或3分钟等。
在一种可能实施方式中，对目标N+型氧化镓衬底进行高温热氧化处理可以使目标N+型氧化镓材料更加稳定。
如图2所示，在目标N+型氧化镓衬底的上表面形成了所需厚度的第一N-型氧化镓漂移层，在目标N+型氧化镓衬底的下表面形成了所需厚度的第二N-型氧化镓漂移层。图2中，10为目标N+型氧化镓衬底，20为第一N-型氧化镓漂移层，21为第二N-型氧化镓漂移层。
步骤102，在第一N-型氧化镓漂移层的上表面和第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极。
在一些实施例中，阳极电极可以是由镍金构成的复合电极，也可以是由铂金构成的复合电极，阳极电极与第一N-型氧化镓漂移层和第二N-型氧化镓漂移层的接触为肖特基接触。
在一些实施例中，可以通过电子束蒸发方法在第一N-型氧化镓漂移层的上表面和第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极。
具体的，电子束蒸发方法指在高真空状态下由电子束加热坩埚中的金属，使其熔融后蒸发到所需基片上形成金属膜。
结合本申请中阳极电极的材料，当进行阳极电极制备时，坩埚中的金属可以为镍、金，或者为铂、金，通过熔融后得到高温合金，进而得到复合电极。
如图3所示，在第一N-型氧化镓漂移层的上表面和第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极。图3中，30为阳极电极。
步骤103，对目标N+型氧化镓衬底进行裁切，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底；其中，第一N+型氧化镓衬底的上表面为第一N-型氧化镓漂移层，第二N+型氧化镓衬底的下表面为第二N-型氧化镓漂移层。
在一些实施例中，可以通过激光切割工艺、线切割工艺或高能离子注入工艺对目标N+型氧化镓衬底进行裁切。
具体的，激光切割工艺指用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料，并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动，从而形成一定形状的切缝。
应用到本申请中，激光切割工艺的步骤可以为：
1、将目标N+型氧化镓衬底固定在切割机床上；
2、采用激光切割工艺使目标N+型氧化镓衬底表面的材料熔化；
3、在目标N+型氧化镓衬底的中间部分形成一道切缝，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底。
需要说明的是，使用激光切割技术可大大减少加工时间，降低加工成本，提高器件质量。
具体的，线切割工艺是在电火花穿孔、成形加工的基础上发展起来的，指利用移动的金属丝(钼丝、铜丝或者合金丝)作电极丝，靠电极丝和工件之间脉冲电火花放电，产生高温使材料表面熔化或汽化，形成切缝，从而切割出零件的加工方法。
应用到本申请中，线切割工艺的步骤可以为：
1、将目标N+型氧化镓衬底固定在切割机床上；
2、开启切割设备，金属丝移动到目标N+型氧化镓衬底所在位置；
3、金属丝与目标N+型氧化镓衬底产生放电反应，使目标N+型氧化镓衬底中间部分的材料熔化；
4、在目标N+型氧化镓衬底的中间部分形成一道切缝，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底。
需要说明的是，使用线切割技术可以节省成本费用，且线切割还具备低能耗、无污染的特点。
具体的，离子注入工艺指将离子束加速到一定能量，然后注入固体材料表层内，以改变材料表层物理性质的工艺。
应用到本申请中，离子注入工艺的步骤可以为：
将离子束加速到高能，再将高能离子注入到目标N+型氧化镓衬底表层内，在目标N+型氧化镓衬底的中间部分形成一道切缝，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底。
需要说明的是，本申请并不限制离子束的类型，具体使用何种离子束可以根据实际需求进行调整。例如，使用高能和高浓度氢离子注入的方法来实现智能切割。
在一种可能实施方式中，高能离子注入工艺具有可控性好、工艺灵活、均匀性和重复性好以及横向扩展小的特点，使用高能粒子注入工艺有助于提高器件的工作频率。
在一种可能实施方式中，对目标N+型氧化镓衬底进行裁切，可以将目标N+型氧化镓衬底一分为二，实现目标N+型氧化镓衬底的分离，制备得到两个肖特基二极管，从而在限定成本的前提下，制得了更多的肖特基二极管，提高了生产量，降低了生产成本。
在一些实施例中，第一N+型氧化镓衬底与第一N-型氧化镓漂移层为一部分，第二N+型氧化镓衬底与第二N-型氧化镓漂移层为另一部分。
如图4所示，对目标N+型氧化镓衬底进行裁切，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底。图4中，11为第一N+型氧化镓衬底，12为第二N+型氧化镓衬底。
值得一提的是，在对目标N+型氧化镓衬底进行裁切之后，为保证阴极电极的顺利制备，还需对得到的第一N+型氧化镓衬底的下表面和第二N+型氧化镓衬底的上表面进行抛光打磨等平整化处理。对器件表面进行平整化处理，可以减小制备误差和制备失误，得到更加精美的器件。
步骤104，在第一N+型氧化镓衬底的下表面和第二N+型氧化镓衬底的上表面制备阴极电极，得到两个肖特基二极管。
在一些实施例中，阴极电极可以是由钛金构成的复合电极，也可以是由钛铝铂金构成的复合电极，阴极电极与N+型氧化镓衬底的接触为欧姆接触。
在一些实施例中，可以通过电子束蒸发方法在第一N+型氧化镓衬底的下表面和第二N+型氧化镓衬底的上表面制备阴极电极。
具体的，电子束蒸发方法指在高真空状态下由电子束加热坩埚中的金属，使其熔融后蒸发到所需基片上形成金属膜。应用到本申请中，当进行阴极电极制备时，坩埚中的金属可以为钛、金，或者为钛、铝、铂、金，通过熔融后得到高温合金，进而得到复合电极。
如图5所示，在第一N+型氧化镓衬底的下表面和第二N+型氧化镓衬底的上表面制备阴极电极。图5中，40为阴极电极。
在一些实施例中，如果目标N+型氧化镓衬底的厚度过大，则可以将目标N+型氧化镓衬底分为所需厚度的第一N+型氧化镓衬底、第二N+型氧化镓衬底和一片晶圆片。得到的晶圆片可以按照本申请所示步骤继续执行肖特基二极管的制备流程，直到晶圆片利用完全。
本发明实施例提供一种肖特基二极管制备方法，其首先利用高温热氧化工艺得到形成在目标N+型氧化镓衬底上表面的第一N-型氧化镓漂移层，以及在目标N+型氧化镓衬底下表面的第二N-型氧化镓漂移层；之后在第一N-型氧化镓漂移层的上表面和第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极；然后对目标N+型氧化镓衬底进行裁切，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底；其中，第一N+型氧化镓衬底的上表面为第一N-型氧化镓漂移层，第二N+型氧化镓衬底的下表面为第二N-型氧化镓漂移层；最后在第一N+型氧化镓衬底的下表面和第二N+型氧化镓衬底的上表面制备阴极电极，得到两个肖特基二极管。由于本发明是直接在N+型氧化镓衬底上得到的第一N-型氧化镓漂移层和第二N-型氧化镓漂移层，之后对N+型氧化镓衬底进行裁切，将N+型氧化镓衬底一分为二，得到两个肖特基二极管的，所以本发明不仅无需在衬底上外延氧化镓材料得到氧化镓漂移层，解决了因外延氧化镓层而带来的外延缺陷和厚度均匀性和掺杂浓度均匀性难以控制的问题，还可以完全利用N+型氧化镓衬底从而提高生产量。因此，本发明不仅提高了二极管器件的性能和成品率，还降低了二极管器件的生产成本。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
对应于上文实施例的肖特基二极管制备方法，本发明实施例还提供了一种肖特基二极管。肖特基二极管采用上述任一实施例的肖特基二极管制备方法制备得到，且具有上述任一实施例的肖特基二极管制备方法进行操作时具有的有益效果。
在一些实施例中，本发明实施例提供的肖特基二极管具有低正向导通压降、快速恢复时间、低结电容、高电流密度和小噪音的优点，可广泛应用在电路、芯片、汽车和通信等领域。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种肖特基二极管制备方法，其特征在于，包括：
利用高温热氧化工艺对目标N+型氧化镓衬底进行氧化处理，得到形成在所述目标N+型氧化镓衬底上表面的第一N-型氧化镓漂移层，以及在所述目标N+型氧化镓衬底下表面的第二N-型氧化镓漂移层；
在所述第一N-型氧化镓漂移层的上表面和所述第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极；
对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切，得到第一N+型氧化镓衬底和第二N+型氧化镓衬底；其中，所述第一N+型氧化镓衬底的上表面为所述第一N-型氧化镓漂移层，所述第二N+型氧化镓衬底的下表面为所述第二N-型氧化镓漂移层；
在所述第一N+型氧化镓衬底的下表面和所述第二N+型氧化镓衬底的上表面制备阴极电极，得到两个所述肖特基二极管。
2.根据权利要求1所述的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述阴极电极与所述第一N+型氧化镓衬底、所述第二N+型氧化镓衬底的接触为欧姆接触；
所述阳极电极与所述第一N-型氧化镓漂移层、所述第二N-型氧化镓漂移层的接触为肖特基接触。
3.根据权利要求1所述的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述利用高温热氧化工艺对目标N+型氧化镓衬底进行氧化处理，包括：
根据预先设置的退火处理温度和退火处理时间，将所述目标N+型氧化镓衬底放置在氧气环境下进行退火处理。
4.根据权利要求3所述的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述退火处理温度处于500℃至2200℃之间；
所述退火处理时间为大于第一预设时长的任一时间取值。
5.根据权利要求1所述的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切，包括：
采用激光切割工艺或线切割工艺对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切。
6.根据权利要求1所述的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切，包括：
采用高能离子注入工艺对所述目标N+型氧化镓衬底进行裁切。
7.根据权利要求1所述的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述在所述第一N-型氧化镓漂移层的上表面和所述第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极，包括：
采用电子束蒸发方法在所述第一N-型氧化镓漂移层的上表面和所述第二N-型氧化镓漂移层的下表面制备阳极电极。
8.根据权利要求1所述的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述阳极电极为镍金复合电极或铂金复合电极。
9.根据权利要求1所述的肖特基二极管制备方法，其特征在于，所述阴极电极为钛金复合电极或钛铝铂金复合电极。
10.一种肖特基二极管，其特征在于，所述肖特基二极管由权利要求1-9中任一项所述的肖特基二极管制备方法制备得到。
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| CN109767990A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-17 | 山东大学 | 一种氧化镓表面载流子浓度调控的方法 |
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