氧化镓二极管器件及其制备方法与流程

1.本技术属于半导体器件制造技术领域，尤其涉及氧化镓二极管器件及其制备方法。


背景技术：

2.以氧化镓为代表的超宽禁带电力电子器件近年来逐渐成为功率半导体器件的重要发展领域，并有望某些特定领域取代传统si基功率器件。但镜像力致势垒降低效应是限制氧化镓肖特基二极管特性的瓶颈问题。受限于氧化镓p型注入难度极大，场板结构对介质质量要求苛刻以及介质可靠性问题等，开发新型终端结构势在必行。
3.磨角终端是提升功率二极管重要的终端技术之一，常规制备方法是先通过注入或者外延方式制备p型层，然后通过小角度倾斜角刻蚀技术实现磨角终端。但是氧化镓缺乏p型掺杂技术，无法利用上述方式实现磨角终端，亟需开发新的氧化镓二极管器件制备技术，实现氧化镓磨角终端结构，提升器件耐压。


技术实现要素：

4.本技术实施例提供了氧化镓二极管器件及其制备方法，以实现氧化镓二极管器件的新的制备方法。
5.本技术是通过如下技术方案实现的：
6.第一方面，本技术实施例提供了一种氧化镓二极管器件制备方法，包括：
7.在氧化镓外延层上表面淀积介质层；
8.在介质层上制备第一屏蔽层，第一屏蔽层的竖截面呈梯形；
9.刻蚀介质层和第一屏蔽层，露出氧化镓外延层，形成斜面角度小于或者等于10
°
的介质斜面，并去除第一屏蔽层；
10.以介质层为掩膜，刻蚀氧化镓外延层和介质层，形成斜面角度小于或者等于10
°
的氧化镓外延层斜面；
11.在氧化镓外延层上和介质层的斜面上制备金属掩膜层；
12.去除介质层，在氧化镓外延层和金属掩膜层上制备p-nio层，并去除金属掩膜层；
13.在p-nio层上表面平面制备第一电极，在氧化镓外延层下表面制备氧化镓衬底，在氧化镓衬底下表面制备第二电极。
14.结合第一方面，在一些可能的实现方式中，第一屏蔽层的材质为光刻胶；在介质层上制备第一屏蔽层，第一屏蔽层的竖截面呈梯形，包括：在介质层上旋涂光刻胶，形成第一光刻胶层；对第一光刻胶层进行光刻、曝光、显影操作得到第一图形区；高温加热第一图形区，使第一光刻胶层回流形成斜面。
15.结合第一方面，在一些可能的实现方式中，在氧化镓外延层和介质层的斜面上制备金属掩膜层，包括：在介质层上表面上制备第二屏蔽层，第二屏蔽层材质为光刻胶，第二屏蔽层的竖截面呈矩形；在氧化镓外延层上、介质层的斜面上和第二屏蔽层上表面制备金
属掩膜层；去除第二屏蔽层。
16.结合第一方面，在一些可能的实现方式中，介质层的材质为sio2或sin。
17.结合第一方面，在一些可能的实现方式中，刻蚀介质层和第一屏蔽层，露出氧化镓外延层，形成斜面角度小于或者等于10
°
的介质斜面，包括：通过调节icp刻蚀功率和刻蚀气体sf6和o2的比例，调节刻蚀第一屏蔽层和介质层的速率，露出氧化镓外延层，控制介质斜面的角度，形成斜面角度小于或者等于10
°
的介质斜面。
18.结合第一方面，在一些可能的实现方式中，以介质层为掩膜，刻蚀氧化镓外延层和介质层，形成斜面角度小于或者等于10
°
的氧化镓外延层斜面，包括：通过调节icp刻蚀功率和刻蚀气体压力，使得刻蚀氧化镓外延层的速率与刻蚀介质层的速率相等，形成斜面角度小于或者等于10
°
的氧化镓外延层斜面。
19.结合第一方面，在一些可能的实现方式中，以介质层为掩膜，刻蚀氧化镓外延层时，保留部分氧化镓外延层的平面。
20.结合第一方面，在一些可能的实现方式中，金属掩膜成通过电子束蒸发或者溅射金属得到。
21.第二方面，本技术实施例提供了一种氧化镓二极管器件，包括：氧化镓衬底；氧化镓外延层，形成于氧化镓衬底上表面，氧化镓外延层远离氧化镓衬底的一侧呈凸台状，凸台状的斜面角度小于或者等于10
°
；p-nio层，形成于氧化镓外延层的凸台状部分上；第一电极，形成于p-nio层上；第二电极，形成于氧化镓衬底下表面。
22.本技术实施例与现有技术相比存在的有益效果是：
23.本技术通过介质沉积、刻蚀、覆盖金属掩膜、溅射p-nio材料等手段，形成小角度氧化镓斜面和氧化镓二极管器件的p型层，得到了氧化镓二极管器件，为氧化镓二极管器件的提供了一种新的制备方法，实现了氧化镓磨角终端结构，提升了器件耐压。
24.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术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他的附图。
26.图1是本技术一实施例提供的氧化镓二极管器件制备方法的流程示意图；
27.图2是本技术一实施例提供的氧化镓二极管器件示意图。
具体实施方式
28.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，以便透彻理解本技术实施例。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技术。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技术的描述。
29.应当理解，当在本技术说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描
述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
30.还应当理解，在本技术说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
31.如在本技术说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
[0032]
另外，在本技术说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0033]
在本技术说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本技术的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。
[0034]
以氧化镓为代表的超宽禁带电力电子器件近年来逐渐成为功率半导体器件的重要发展领域，并有望某些特定领域取代传统si基功率器件。但镜像力致势垒降低效应是限制氧化镓肖特基二极管特性的瓶颈问题。受限于氧化镓p型注入难度极大，场板结构对介质质量要求苛刻以及介质可靠性问题等，开发新型终端结构势在必行。
[0035]
磨角终端是提升功率二极管重要的终端技术之一，常规制备方法是先通过注入或者外延方式制备p型层，然后通过小角度倾斜角刻蚀技术实现磨角终端。但是氧化镓缺乏p型掺杂技术，无法利用上述方式实现磨角终端，亟需开发新的氧化镓二极管器件制备技术，实现氧化镓磨角终端结构，提升器件耐压。
[0036]
基于上述问题，本技术实施例中的氧化镓二极管器件制备方法，通过介质沉积、刻蚀、覆盖金属掩膜、溅射p-nio材料等手段，形成小角度氧化镓斜面和氧化镓二极管器件的p型层，得到了氧化镓二极管器件，为氧化镓二极管器件的提供了一种新的制备方法，实现了氧化镓磨角终端结构，提升了器件耐压。
[0037]
图1是本技术一实施例提供的氧化镓二极管器件制备方法的示意性流程图，参照图1，对该氧化镓二极管器件制备方法的详述如下：
[0038]
在步骤101中，在氧化镓外延层上表面淀积介质层。
[0039]
示例性的，在清洗氧化镓外延层之后，再在氧化镓外延层上表面淀积介质层。
[0040]
示例性的，介质层的材质为sio2或sin。
[0041]
在步骤102中，在介质层上制备第一屏蔽层，第一屏蔽层的竖截面呈梯形。
[0042]
示例性的，第一屏蔽层的材质为光刻胶；在介质层上制备第一屏蔽层，第一屏蔽层的竖截面呈梯形，包括：在介质层上旋涂光刻胶，形成第一光刻胶层；对第一光刻胶层进行光刻、曝光、显影操作得到第一图形区；高温加热第一图形区，使第一光刻胶层回流形成斜面。
[0043]
在步骤103中，刻蚀介质层和第一屏蔽层，露出氧化镓外延层，形成斜面角度小于
或者等于10
°
的介质斜面，并去除第一屏蔽层。
[0044]
示例性的，刻蚀介质层和第一屏蔽层，露出氧化镓外延层，形成斜面角度小于或者等于10
°
的介质斜面，包括：通过调节icp刻蚀功率和刻蚀气体sf6和o2的比例，调节刻蚀第一屏蔽层和介质层的速率，露出氧化镓外延层，控制介质斜面的角度，形成斜面角度小于或者等于10
°
的介质斜面。
[0045]
在步骤104中，以介质层为掩膜，刻蚀氧化镓外延层和介质层，形成斜面角度小于或者等于10
°
的氧化镓外延层斜面。
[0046]
示例性的，以介质层为掩膜，刻蚀氧化镓外延层和介质层，形成斜面角度小于或者等于10
°
的氧化镓外延层斜面，包括：通过调节icp刻蚀功率和刻蚀气体压力，使得刻蚀氧化镓外延层的速率与刻蚀介质层的速率相等，形成斜面角度小于或者等于10
°
的氧化镓外延层斜面。
[0047]
示例性的，形成氧化镓外延层的斜面角度最佳范围为小于或者等于5
°
。
[0048]
示例性的，以介质层为掩膜，刻蚀氧化镓外延层时，保留部分氧化镓外延层的平面。
[0049]
在步骤105中，在氧化镓外延层上和介质层的斜面上制备金属掩膜层。
[0050]
示例性的，在氧化镓外延层和介质层的斜面上制备金属掩膜层，包括：在介质层上表面上制备第二屏蔽层，第二屏蔽层材质为光刻胶，第二屏蔽层的竖截面呈矩形；在氧化镓外延层上、介质层的斜面上和第二屏蔽层上表面制备金属掩膜层；去除第二屏蔽层。
[0051]
示例性的，金属掩膜成通过电子束蒸发或者溅射金属得到。
[0052]
在步骤106中，去除介质层，在氧化镓外延层和金属掩膜层上制备p-nio层，并去除金属掩膜层。
[0053]
在步骤107中，在p-nio层上表面平面制备第一电极，在氧化镓外延层下表面制备氧化镓衬底，在氧化镓衬底下表面制备第二电极。
[0054]
示例性的，在p-nio层上表面平面制备第一电极时，需要旋涂光刻胶，再对光刻胶进行光刻、曝光、显影操作得到第二图形区，之后电子束蒸发电极材料得到第一电极。
[0055]
示例性的，第二电极通过电子束蒸发电极材料，在氧化镓衬底下表面得到第二电极。
[0056]
示例性的，第一电极和第二电极使用的材料还包括半导体材料。
[0057]
上述氧化镓二极管器件制备方法，通过介质沉积、刻蚀、覆盖金属掩膜、溅射p-nio材料等手段，形成小角度氧化镓斜面和氧化镓二极管器件的p型层，得到了氧化镓二极管器件，为氧化镓二极管器件的提供了一种新的制备方法，实现了氧化镓磨角终端结构，提升了器件耐压。
[0058]
可选的，图2为本实施例方法制备出的氧化镓二极管器件，该氧化镓二极管器件，包括：氧化镓衬底4；氧化镓外延层3，形成于氧化镓衬底4上表面，氧化镓外延层3远离氧化镓衬底4的一侧呈凸台状，凸台状的斜面角度小于或者等于10
°
；p-nio层2，形成于氧化镓外延层3的凸台状部分上；第一电极1，形成于p-nio层2上；第二电极5，形成于氧化镓衬底4下表面。
[0059]
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，而不应对本技术实施例的实施过程构成任何限
定。
[0060]
需要说明的是，上述装置/单元之间的信息交互、执行过程等内容，由于与本技术方法实施例基于同一构思，其具体功能及带来的技术效果，具体可参见方法实施例部分，此处不再赘述。
[0061]
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本技术的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
[0062]
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
[0063]
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本技术的范围。
[0064]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/网络设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/网络设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
[0065]
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0066]
以上所述实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本技术进行了详细的说明，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技术各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本技术的保护范围之内。