[发明专利]一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法

权利要求书

1.一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，其特征是包括如下步骤：

①样品的清洁处理：采用丙酮、乙醇，通过超声的方式清洗金刚石材料样品，其中样品的结构自下而上包括高掺杂金刚石衬底（1），轻掺杂金刚石外延层（2）和非掺杂金刚石外延层（3）；

②背面欧姆接触金属的制备及合金处理：在样品背面制作欧姆接触金属层（4），并在真空条件下进行合金处理；

③牺牲介质层的制备：在样品表面生长一层牺牲介质层（5）；

④场板埋层区域牺牲介质层的刻蚀：通过常规光刻、显影工艺，利用A光刻胶（6）定义场板埋层区域掩模，然后刻蚀无光刻胶保护区域的牺牲介质层（5）；

⑤场板埋层区域金刚石材料层的刻蚀：利用丙酮通过超声的方式去除A光刻胶（6），以牺牲介质层（5）作为掩模，刻蚀掉掩模以外区域的非掺杂金刚石外延层（3），刻蚀部分轻掺杂金刚石外延层（2）；

⑥金刚石材料的选择性外延生长：在样品上表面生长一层金刚石层（7）；

⑦牺牲介质层的去除：在背面涂上一层光刻胶，利用酸或碱溶液超声去除牺牲介质层（5）及其上表面的金刚石层（7），随后用丙酮、乙醇去除背面的光刻胶；

⑧离子注入区域的定义和高阻区域的离子注入：通过常规光刻、显影工艺，利用B光刻胶（8）定义离子注入区域，然后利用离子注入工艺形成高阻区域（9），采用有机清洗试剂去除B光刻胶（8）；

⑨带场板肖特基接触的制备：通过常规光刻、显影工艺，利用光刻胶定义带场板肖特基接触区域，然后利用金属蒸发和剥离工艺制备带场板的肖特基接触（10），最后通过氧等离子体对器件正面进行表面处理。

2.根据权利要求1所述的一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，其特征是所述步骤①中高掺杂金刚石衬底（1）和轻掺杂金刚石外延层（2）掺杂类型相同，同时为n型掺杂或p型掺杂。

3.根据权利要求1所述的一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，其特征是所述步骤②中的欧姆接触金属层（4）为以Ti为基底的多层金属结构，Ti的厚度大于10nm小于50nm，合金时真空低于3E-4Pa，合金温度高于600℃。

4.根据权利要求1所述的一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，其特征是所述步骤③~⑤中牺牲介质层（5）的介质为通过非强氧化性酸溶液或弱碱性溶液湿法去除的氮化物或氧化物；步骤⑤中牺牲介质层采用氟基或氯基的干法刻蚀，刻蚀气体中不包含氧气，刻蚀金刚石非故意掺杂层和轻掺杂层采用氧等离子体进行刻蚀，金刚石轻掺杂层部分刻蚀厚度小于200nm。

5.根据权利要求1所述的一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，其特征是所述步骤⑥中的金刚石层（7）采用MPCVD的方法生长，生长温度在400℃到900℃间，生长过程中进行掺杂或非掺杂；进行掺杂时，掺杂类型和轻掺杂金刚石外延层（2）形成pn结，生长材料的厚度为非掺杂金刚石外延层（3）厚度和轻掺杂金刚石外延层（2）部分刻蚀深度的和。

6.根据权利要求1所述的一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，其特征是所述步骤⑦中的酸溶液为非强氧化性酸溶液或弱碱性溶液，去除温度低于50℃。

7.根据权利要求1所述的一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，其特征是所述步骤⑧中的B光刻胶（8）的掩模厚度为0.5~10 μm，阻挡离子注入过程中离子对光刻胶保护区域的离子轰击，离子注入的能量为20~200 keV，使金刚石材料由单晶材料变为非晶材料。

8.根据权利要求1所述的一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，其特征是所述步骤⑨中制备的肖特基金属边缘覆盖在选择再生长的金刚石层（7）和离子注入形成非晶材料的区域，其中心部分和金刚石材料表面形成肖特基接触（10），通过氧等离子体处理后正面表面不导电。