[发明专利]具有高K场板的氮化镓肖特基势垒二极管及其制作方法

权利要求书

1.一种具有高K场板的氮化镓肖特基势垒二极管，其自下而上包括欧姆阴极金属层(1)、N⁺氮化镓衬底层(2)、N^-氮化镓外延层(3)及肖特基阳极金属层(4)，其特征在于：

肖特基阳极金属层(4)的右上方设有金属场板层(5)，以使器件在反向工作时，将峰值电场转移，降低肖特基阳极金属层的电场，提高器件的耐压能力；

金属场板层(5)与N^-氮化镓外延层(3)之间设有高K介质层(6)，以增强介电能力，使二极管在减小漏电密度的同时提高反向击穿电压；

肖特基阳极金属层(4)、金属场板层(5)及高K介质层(6)的上方均设有钝化介质层(7)，以在保护电极金属的同时减小漏电电流。

2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

所述金属场板层(5)，采用Ti、Al、Ni、Au、W和Pt金属材料的一种形成单层或多种材料组成多层，其厚度为50nm～500nm。

3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

所述高K介质层(6)采用Si₃N₄、Al₂O₃、HfO₂、ZrO₂等高介电材料中的任意一种，且厚度为50nm～500nm；

所述钝化介质层(7)采用Si₃N₄介质材料，厚度为50nm～500nm。

4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

所述N^-氮化镓外延层(3)的厚度为3um～10um，载流子浓度范围为1E15cm^-3～1E16cm^-3；

所述N⁺氮化镓衬底层(2)的厚度为3um～10um，载流子浓度为1E17cm^-3～1E18cm^-3。

5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：

所述欧姆阴极金属层(1)，采用Ti、Al、Ni、Au和Pt金属中的一种材料形成单层或多种材料组成多层，厚度为50nm～500nm；

所述肖特基阳极金属层(4)，采用Ni、Au和W金属中的一种材料形成单层或多种材料组成多层，厚度为50nm～500nm。

6.一种具有高K场板的氮化镓肖特基势垒二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)选用自下而上依次包括N⁺氮化镓衬底层(2)、N^-氮化镓外延层(3)的外延片；

2)在N⁺氮化镓衬底层(2)的下表面进行第一次光刻形成图案，再采用电子束蒸发工艺在该图案区域生长欧姆阴极金属并进行热退火处理，形成欧姆阴极金属层(1)；

3)在N^-氮化镓外延层(3)的右上端进行第二次光刻形成图案，并采用等离子体增强型化学气相淀积工艺或溅射工艺，在该图案区域生长厚为50nm～500nm的Si₃N₄或Al₂O₃或HfO₂或ZrO₂，形成高K介质层(6)；

4)在高K介质层(6)的左侧进行第三次光刻形成图案，并采用电子束蒸发工艺在该图案区域生长肖特基阳极金属层(4)和金属场板层(5)；

5)采用等离子体增强型化学气相淀积工艺在整个样片的上表面淀积厚50nm～500nm的Si₃N₄钝化介质层(7)，完成器件制作。