[发明专利]一种铟镓锌氧化物肖特基二极管器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铟镓锌氧化物肖特基二极管器件及其制备方法，属于二极管技术领域。 

背景技术

肖特基二极管是一种金属-半导体结原理制作的低功耗、大电流、超高速半导体器件。在Si、GaAs和InP肖特基二极管的研究中发现，氧化物半导体会增加肖特基势垒高度，提高反向击穿电压大，降低反向漏电流，改善二极管的性能。传统的肖特基二极管反向特性较差，并且制作工艺繁琐，尤其制作肖特基二极管器件最常用材料中的SIC和金刚石价格昂贵，生长温度高(＞1000℃)。铟镓锌氧化物半导体是一种新型的非晶宽禁带光电半导体材料，具有高迁移率、稳定性好、制作工艺简单，室温制备等优点，在薄膜晶体管和柔性显示方面有巨大的潜力，备受人们关注。但铟镓锌氧化物大多在薄膜晶体管中担任沟道层，从未关注金属与铟镓锌氧化物半导体材料的接触特性，并制作肖特基二极管。 

发明内容

本发明的目的是提供一种室温制备，价格低廉，提高二极管性能的铟镓锌氧化物肖特基二极管器件及其制备方法。 

本发明的一种铟镓锌氧化物肖特基二极管器件，它是在硅衬底上，自下而上依次沉积n-SiO₂稳定层、n-InGaZnO层和肖特基金属电极层而构成，并在硅衬底下部和肖特基金属电极层上部用欧姆接触电极引出导线。 

其中SiO₂薄膜的厚度优选300nm-500nm；肖特基金属铝厚度为100～200nm。 

该铟镓锌氧化物肖特基二极管器件的制备方法包括以下步骤： 

1)用去离子水，酒精，反复清洗硅衬底三遍，用氮气吹干； 

2)在硅衬底上，利用化学气相沉积法制备300nm-500nm的SiO₂薄膜； 

3)制备InGaZnO陶瓷靶材： 

将纯度分别≥99.99％的In₂O₃、Ga₂O₃和ZnO粉末，在研钵中进行混匀与研磨，在常压空气气氛下进行高温预烧结6～12h，烧结温度为1000～1400℃；将预烧结后的粉末经研磨处理后，进行压制成型，得到料胚，成型压力为8～10MPa，保持压力时间2～4min，再次高温烧结6～12h，烧结温度为1000～1400℃，制得InGaZnO靶材； 

4)生长n型掺铟镓氧化锌薄膜： 

将InGaZnO靶材表面清洗后装入真空腔内，对真空室抽真空，当压力达到10-3Pa以下时，同时向真空室通入氧气，使总压保持在3～15Pa压强下，以紫外脉冲激光为光源进行沉积，对靶材和基片进行自转，靶基距30～50mm；同时调整紫外脉冲激光器输出功率在200～600mw，使得核状羽辉末端恰好接触到基片，在室温衬底温度下生长InGaZnO薄膜，沉积时间为10～60min。 

5)用热蒸镀法在2×10^-4Pa真空度下，通入18～25A电流，蒸镀10～20分钟，在半导体氧化物InGaZnO薄膜上生长厚度为100～200nm的肖特基金属铝电极； 

6)用欧姆接触电极进行粘连，在肖特基金属铝电极和硅衬底上引出金属铜导线。 

本发明具有的有益效果： 

本发明分别采用化学气相沉积法、脉冲激光沉积法和热蒸镀法分别将SiO₂、InGaZnO(其中In、Ga、Zn三元素摩尔比为任意比)和Al依次从下至上沉积在硅衬底上，制备出反向击穿电压大，反向漏电流小，价格低廉、制备工艺简单的铟镓锌氧化物肖特基二极管器件。 

附图说明

图1是本发明铟镓锌氧化物肖特基二极管器件剖面结构示意图；(将2改为下标) 

图2是本发明实施例1铟镓锌氧化物肖特基二极管器件的整流特性I-V曲线。 

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明，但本发明不限于以下实施例。 

具体实施方式

一种铟镓锌氧化物肖特基二极管器件，见图1，在硅衬底上，自下而上依次沉积n-SiO₂稳定层、n-InGaZnO层和肖特基金属电极层而构成，并在硅衬底下部和肖特基金属电极层上部用欧姆接触电极引出导线。 

实施例1 

1)用去离子水，酒精，反复清洗硅衬底三遍，用氮气吹干； 

2)在硅衬底上，利用化学气相沉积法制备300nm的SiO₂薄膜； 

3)制备InGaZnO陶瓷靶材：