肖特基势垒二极管及其制备方法和应用与流程

本申请涉及半导体器件，特别是涉及一种肖特基势垒二极管及其制备方法和应用。

背景技术：

1、肖特基势垒二极管，又称热载流子二极管，利用金属-半导体接触特性制成。肖特基势垒二极管由于其较低的开启电压、特定的导通电阻、较低的反向泄漏电流和较高的击穿电压等优点，广泛应用于各种电子产品中。其中，由于氮化镓(gan)具有较大的禁带宽度和较高的电子迁移率，gan基肖特基势垒二极管兼具较好的性能和较低的成本，使其相较于其他体系的肖特基势垒二极管受到了更广泛的关注。然而，传统的gan基肖特基势垒二极管存在稳定性较差的缺陷。

技术实现思路

1、基于此，有必要提供一种肖特基势垒二极管及其制备方法和应用，其具有较好的稳定性。

2、第一方面，本申请提供一种肖特基势垒二极管，包括：

3、衬底、在所述衬底上依次层叠设置的aln成核层、gan缓冲层、ingan背势垒层、gan沟道层和algan势垒层；所述ingan背势垒层中in的含量在远离所述衬底的方向上逐渐增加。

4、在一些实施例中，所述aln成核层的厚度为0.5nm～1.5nm。

5、在一些实施例中，所述gan缓冲层的厚度为200nm～400nm。

6、在一些实施例中，所述ingan背势垒层的厚度为10nm～30nm。

7、在一些实施例中，所述gan沟道层的厚度为100nm～300nm。

8、在一些实施例中，所述algan势垒层的厚度为10nm～30nm。

9、在一些实施例中，所述ingan背势垒层中按占in和ga总的物质的量的百分比计，in的物质的量为1％～22％。

10、在一些实施例中，还包括钝化层，所述钝化层位于所述algan势垒层的远离所述衬底的表面上。

11、在一些实施例中，还包括阴极金属电极、阳极金属电极、上阳极金属场板和侧阳极金属场板；

12、所述阴极金属电极位于所述algan势垒层的远离所述衬底的表面上；

13、所述上阳极金属场板位于所述钝化层远离所述衬底的表面上且与所述阴极金属电极间隔设置；

14、所述侧阳极金属场板位于所述上阳极金属场板的边缘处且贯穿所述上阳极金属场板、所述钝化层和所述algan势垒层，所述侧阳极金属场板与所述gan沟道层接触；

15、所述阳极金属电极贯穿所述上阳极金属场板、所述钝化层和所述algan势垒层，所述阳极金属电极与所述gan沟道层接触。

16、在一些实施例中，所述钝化层的厚度为40nm～80nm。

17、在一些实施例中，所述阴极金属电极的宽度为3μm～7μm。

18、在一些实施例中，所述阳极金属电极的宽度为3μm～7μm。

19、在一些实施例中，所述阴极金属电极和所述阳极金属电极之间的距离为15μm～25μm。

20、在一些实施例中，所述上阳极金属场板的厚度为30nm～50nm。

21、在一些实施例中，所述侧阳极金属场板的厚度为200nm～400nm。

22、在一些实施例中，所述侧阳极金属场板的宽度为50nm～150nm。

23、在一些实施例中，所述钝化层的材料包括si3n4。

24、在一些实施例中，所述阴极金属电极的材料包括ti、al、ni和au。

25、在一些实施例中，所述阳极金属电极的材料包括ni和au。

26、在一些实施例中，所述上阳极金属场板的材料包括ni和au。

27、在一些实施例中，所述侧阳极金属场板的材料包括ni和au。

28、第二方面，本申请提供一种肖特基势垒二极管的制备方法，包括：

29、提供一衬底；

30、于所述衬底上依次制备层叠的aln成核层、gan缓冲层、ingan背势垒层、gan沟道层和algan势垒层；其中，所述ingan背势垒层中in的含量在远离所述衬底的方向上逐渐增加。

31、在一些实施例中，还包括：于所述algan势垒层的表面分别制备钝化层和阴极金属电极。

32、于所述钝化层的表面分别制备阳极金属电极、上阳极金属场板和侧阳极金属场板；所述上阳极金属场板位于所述钝化层远离所述衬底的表面上且与所述阴极金属电极间隔设置；所述侧阳极金属场板位于所述上阳极金属场板的边缘处且贯穿所述上阳极金属场板、所述钝化层和所述algan势垒层，所述侧阳极金属场板与所述gan沟道层接触；所述阳极金属电极贯穿所述上阳极金属场板、所述钝化层和所述algan势垒层，所述阳极金属电极与所述gan沟道层接触。

33、第三方面，本申请提供一种电子产品，包括上述任一的肖特基势垒二极管或者上述任一的肖特基势垒二极管的制备方法所制备的肖特基势垒二极管。

34、上述肖特基势垒二极管包括衬底、在衬底上依次层叠设置的aln成核层、gan缓冲层、ingan背势垒层、gan沟道层和algan势垒层，其中，ingan背势垒层中in的含量在远离衬底的方向上逐渐增加。其中in的含量在远离衬底的方向上逐渐增加的ingan背势垒层可以有效地抑制gan缓冲层短沟道效应，且该ingan背势垒层对于gan沟道层可以形成一个较高的背势垒，有利于提升二维电子气的局域性，能够抑制沟道中的二维电子向缓冲层的溢出，使得肖特基势垒二极管的电学性能具有较好的稳定性。

技术特征：

1.一种肖特基势垒二极管，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述aln成核层的厚度为0.5nm～1.5nm；

3.根据权利要求1所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述ingan背势垒层中按占in和ga总的物质的量的百分比计，in的物质的量为1％～22％。

4.根据权利要求1～3任一所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，还包括钝化层，所述钝化层位于所述algan势垒层的远离所述衬底的表面上。

5.根据权利要求4所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，还包括阴极金属电极、阳极金属电极、上阳极金属场板和侧阳极金属场板；

6.根据权利要求5所述的肖特基势垒二极管，其特征在于，所述钝化层的厚度为40nm～80nm；

7.一种肖特基势垒二极管的制备方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的肖特基势垒二极管的制备方法，其特征在于，还包括：

9.根据权利要求8所述的肖特基势垒二极管的制备方法，其特征在于，还包括：

10.一种电子产品，其特征在于，包括权利要求1～6任一所述的肖特基势垒二极管或者权利要求7～9任一所述的肖特基势垒二极管的制备方法所制备的肖特基势垒二极管。

技术总结
本申请涉及一种肖特基势垒二极管及其制备方法和应用。该肖特基势垒二极管包括：衬底、在衬底上依次层叠设置的AlN成核层、GaN缓冲层、InGaN背势垒层、GaN沟道层和AlGaN势垒层；InGaN背势垒层中In的含量在远离衬底的方向上逐渐增加。上述肖特基势垒二极管中，In的含量在远离衬底的方向上逐渐增加的InGaN背势垒层可以有效地抑制GaN缓冲层短沟道效应，且该InGaN背势垒层对于GaN沟道层可以形成一个较高的背势垒，有利于提升二维电子气的局域性，能够抑制沟道中的二维电子向缓冲层的溢出，使得肖特基势垒二极管的电学性能具有较好的稳定性。

技术研发人员：李国强
受保护的技术使用者：河源市众拓光电科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14