[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

说明书

本发明提出的是一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，具体实施步骤包括：（1）样品的清洁处理；（2）背面欧姆接触金属的制备及合金处理；（3）牺牲介质层的制备；（4）场板埋层区域牺牲介质层的刻蚀；（5）场板埋层区域金刚石材料层的刻蚀；（6）金刚石材料的选择性外延生长；（7）牺牲介质层的去除；（8）离子注入区域的定义和高阻区域的离子注入；（9）带场板肖特基接触的制备。本发明基于选区再生长和离子注入非晶化技术开发具有有效提升器件耐压能力的带埋层场板结构的金刚石肖特基二极管器件，具有边缘电场抑制能力强、抗辐照能力强、导通电阻低、工作温度稳定性好等优点。

技术领域

本发明涉及的是一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，属于半导体器件制备技术领域。

背景技术

金刚石半导体材料具有超宽的带隙、高的临界击穿场强、高的载流子饱和漂移速度以及高热导率等优异的特性，使其成为高性能功率器件研制的优选材料。采用金刚石研制的肖特基结二极管器件具有导通电阻低、工作电流密度高、抗辐照以及高温稳定好等优势。

金刚石肖特基二极管器件主要由肖特基接触和欧姆接触构成。由于边缘效应的问题，在肖特基接触边缘存在强的峰值电场，从而导致器件耐压能力显著下降。传统硅肖特基二极管器件为解决这一问题，通常采用注入不同导电类型的杂质，在肖特基接触金属边缘位置形成pn结，或者在该区域通过刻蚀后再淀积介质的方式来形成埋层式场板结构。由于金刚石材料p型掺杂比较容易实现，但n型掺杂很难实现，同时采用注入掺杂后需要极高的温度才可以激活掺杂杂质，而采用介质埋层技术将会在介质和金刚石材料接触面引入大的界面态，严重影响器件的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明针对现有金刚石肖特基结二极管器件边缘强电场导致器件耐压能力下降的问题，通过选区再生长和离子注入非晶化技术，提出一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法。

本发明的技术解决方案：一种带场板的肖特基结金刚石二极管器件的制备方法，包括如下步骤：

（1）采用丙酮、乙醇等有机试剂，通过超声的方式清洗金刚石材料样品，样品的结构包括高掺杂金刚石衬底，轻掺杂金刚石外延层和非掺杂金刚石外延层，高掺杂金刚石衬底和轻掺杂金刚石外延层掺杂后导电类型同时为n或p型；

（2）在样品背面通过蒸发或溅射的方法制备Ti/Al，Ti/Au等以Ti为基底的欧姆接触金属层，并在真空条件下进行合金处理，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度；

（3）利用PECVD、ALD或磁控溅射方法在样品表面生长一层材质为SiO₂、Si₃N₄、V₂O₅、Al₂O₃等易通过湿法腐蚀去除的牺牲介质层；

（4）通过常规光刻、显影工艺，利用A光刻胶定义场板埋层区域掩模，然后利用干法或湿法刻蚀方法刻蚀无光刻胶保护区域的介质层；

（5）利用丙酮等有机溶剂，通过超声的方式去除A光刻胶，以牺牲介质层作为掩模，利用干法刻蚀的方法刻蚀掉掩模以外区域的非故意掺杂层，刻蚀部分轻掺杂层，刻蚀厚度小于200nm；

（6）利用MPCVD设备在正面淀积金刚石层，生长温度在400℃到900℃间，生长时可掺杂或不掺杂；

（7）在背面涂上一层光刻胶，利用盐酸、氢氟酸、磷酸等非强氧化性酸溶液或氨水等弱碱性溶液超声去除牺牲介质层及其上金刚石层，去除温度低于50℃；