【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體器件領域，具體涉及一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法。
技術介紹
1、氮化鎵(gan)作為第三代半導體的代表材料，由于具備禁帶寬度大、擊穿電壓高、熱導性高和熱穩定性高等特點，被廣泛應用于功率器件和射頻器件領域。而其中，氮化鎵肖特基二極管因具有高耐壓、高工作頻率和低反向漏電流等一系列的優異性能，引起了人們的高度重視和應用。
2、然而，傳統的氮化鎵肖特基二極管中，由金屬和半導體接觸所形成的肖特基結在高電場下通常會受到鏡像力影響而誘發肖特基勢壘降低和反向漏電的問題，從而導致二極管的開啟電壓和反向漏電流的增大，進而導致二極管的邊緣電場會在外加電場的作用下發生聚集，擊穿電壓降低，引起二極管的提前擊穿，使得氮化鎵肖特基二極管的應用受到限制。因此，現有的氮化鎵肖特基二極管中通常會被注入離子以增強器件在高電場下的穩定性，減少邊緣聚集，防止肖特基勢壘的過早降低，從而提升器件的擊穿電壓。
3、為保證離子注入的深度，在目前的氮化鎵肖特基二極管制備過程中，高深度離子注入通常是采用一次性高能離子注入的手段實現的，即通過對離子施加較高的能量使得離子穿透材料到達較深的層次。但是，一方面，高能離子注入手段對機械設備要求非常高，需要設備能夠承受高能量的離子束并保持精確的控制；另一方面，高能離子束具有一定的危險性，需要采取嚴格的安全措施來確保操作人員的安全，因此，高能離子注入手段的設備成本較高，對操作人員的要求也較高，不利于氮化鎵肖特基二極管的廣泛生產與應用。
技術實現思路
2、一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法，包括以下步驟：
3、提供襯底，所述襯底上設置有氮化鎵漂移層；
4、在所述氮化鎵漂移層上形成溝槽；
5、在所述溝槽的底壁區域朝向所述襯底所在的一側進行第一次低能離子注入，形成第一離子注入區；
6、在所述溝槽內生長氮化鎵外延層，所述氮化鎵外延層填滿所述溝槽；
7、在所述氮化鎵外延層的表面朝向所述襯底所在的一側進行第二次低能離子注入，形成與所述第一離子注入區相接的第二離子注入區，且在與離子注入方向垂直的方向上，所述第二離子注入區與所述第一離子注入區的橫截面的面積與形狀均一致。
8、在其中一種實施例中，所述第一次低能離子注入的深度與所述溝槽的深度相等，所述第二次低能離子注入的深度大于或等于所述溝槽的深度。
9、在其中一種實施例中，所述第一次低能離子注入的深度、所述溝槽的深度與所述第二次低能離子注入的深度均為1μm。
10、在其中一種實施例中，所述第一次低能離子注入和所述第二次低能離子注入采用的離子均包括氦、氟、碳、硅、氧、鎂中的至少一種。
11、在其中一種實施例中，所述氮化鎵漂移層的厚度為10μm-50μm，在所述第一次低能離子注入前，還包括在所述氮化鎵漂移層邊緣刻蝕形成mesa臺面的步驟，所述mesa臺面的厚度為2μmˉ5μm。
12、在其中一種實施例中，所述氮化鎵外延層的生長溫度為500-700℃。
13、在其中一種實施例中，所述制備方法還包括在所述襯底的與所述氮化鎵漂移層相對的一側形成金屬陰極的步驟，所述金屬陰極包括厚度為25nm的鈦層、厚度為100nm的鋁層、厚度為20nm的鎳層、厚度為60nm的金層中的至少一層。
14、在其中一種實施例中，所述制備方法還包括在所述氮化鎵漂移層的與所述襯底相對的一側形成金屬陽極的步驟，所述金屬陽極包括厚度為20nm的鎳層和/或厚度為60nm的金層。
15、在其中一種實施例中，所述襯底為氮化鎵單晶襯底、碳化硅襯底、硅襯底、藍寶石襯底或金剛石襯底中的一種。
16、本專利技術技術方案，具有如下優點：
17、1、本專利技術提供的氮化鎵肖特基二極管的制備方法，通過采用兩次低能離子注入的配合實現了離子的高深度注入，低能離子注入對機器設備的要求較低，且操作相對簡單，對操作人員的需求也較低，因此，可以降低實現離子高深度注入所需的技術難度和機器成本，且避免了高能離子注入的危險性，使得離子的高深度注入更容易實現，從而有利于推動氮化鎵的廣泛制備與應用。
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1.一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第一次低能離子注入的深度、所述溝槽的深度與所述第二次低能離子注入的深度均為1μm。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一次低能離子注入和所述第二次低能離子注入采用的離子均包括氦、氟、碳、硅、氧、鎂中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氮化鎵漂移層的厚度為10μm-50μm，在所述第一次低能離子注入前，還包括在所述氮化鎵漂移層邊緣刻蝕形成mesa臺面的步驟，所述mesa臺面的厚度為2μmˉ5μm。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氮化鎵外延層的生長溫度為500-700℃。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括在所述襯底的與所述氮化鎵漂移層相對的一側形成金屬陰極的步驟，所述金屬陰極包括厚度為25nm的鈦層、厚度為100nm的鋁層、厚度為20nm的鎳層、厚度為60
8.根據權利要求1或7所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括在第二次低能離子注入后，在所述氮化鎵漂移層的與所述襯底相對的一側形成金屬陽極的步驟，所述金屬陽極包括厚度為20nm的鎳層和/或厚度為60nm的金層。
9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述襯底為氮化鎵單晶襯底、碳化硅襯底、硅襯底、藍寶石襯底或金剛石襯底中的一種。
...【技術特征摘要】
1.一種氮化鎵肖特基二極管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，
3.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述第一次低能離子注入的深度、所述溝槽的深度與所述第二次低能離子注入的深度均為1μm。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述第一次低能離子注入和所述第二次低能離子注入采用的離子均包括氦、氟、碳、硅、氧、鎂中的至少一種。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述氮化鎵漂移層的厚度為10μm-50μm，在所述第一次低能離子注入前，還包括在所述氮化鎵漂移層邊緣刻蝕形成mesa臺面的步驟，所述mesa臺面的厚度為2μmˉ5μm。
6.根據權利要求1所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉新科，范康凱，楊永凱，朱曦，黎曉華，賀威，劉河洲，
申請(專利權)人：深圳大學，
類型：發明
國別省市：
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