[发明专利]一种金刚石肖特基势垒二极管及其制备方法

权利要求书

1.一种金刚石肖特基势垒二极管，其特征在于，包括单晶硅基片、硼掺杂的（110）取向金刚石外延层、交叉指状电极，所述硼掺杂的（110）取向金刚石外延层设置在单晶硅基片上，所述交叉指状电极设置在硼掺杂的（110）取向金刚石外延层表面上；

所述交叉指状电极包括肖特基接触电极、欧姆接触电极，所述肖特基接触电极、欧姆接触电极分别位于硼掺杂的（110）取向金刚石外延层表面，所述肖特基接触电极与欧姆接触电极之间呈交叉指状分布；

该二极管的反向漏电流能低至1×10^-8 A，开启电压能低至3 V，整流比达10⁴。

2.根据权利要求1所述金刚石肖特基势垒二极管，其特征在于，还包括与肖特基接触电极相连的第一引线、与欧姆接触电极相连的第二引线，所述肖特基接触电极包括第一主电极、若干个与第一主电极相连的第一指电极，所述欧姆接触电极包括第二主电极、若干个与第二主电极相连的第二指电极，所述第一指电极与第二指电极之间呈水平交叉指状分布，所述第一主电极与第一引线相连，所述第二主电极与第二引线相连。

3.根据权利要求2所述金刚石肖特基势垒二极管，其特征在于，所述第一主电极、第一指电极、第一引线、第二引线分别采用Au制备而成，所述欧姆接触电极由Ti层、设置在Ti层上的Au层制备而成。

4.根据权利要求2或3所述金刚石肖特基势垒二极管，其特征在于，所述第一主电极、第二主电极的宽度分别为0.1 ~ 0.3 mm，第一指电极、第二指电极的宽度分别为0.008 ~ 0.1 mm，相邻第一指电极与第二指电极之间的间距为0.072 ~ 0.9 mm。

5.根据权利要求1-3任一项所述金刚石肖特基势垒二极管，其特征在于，所述硼掺杂的（110）取向金刚石外延层采用微波等离子体化学气相沉积法制备而成，采用的反应气源为甲烷、氢气、硼烷中的一种或多种。

6.根据权利要求4所述金刚石肖特基势垒二极管，其特征在于，所述硼掺杂的（110）取向金刚石外延层采用微波等离子体化学气相沉积法制备而成，采用的反应气源为甲烷、氢气、硼烷中的一种或多种。

7.根据权利要求1-6任一项所述二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）在单晶硅基片上沉积硼掺杂的（110）取向金刚石外延层；

（2）依次采用光刻法、电子束蒸发镀膜法，在硼掺杂的（110）取向金刚石外延层表明制备欧姆接触电极的Ti层；

（3）经步骤2后，依次采用光刻法、电子束蒸发镀膜法，在硼掺杂的（110）取向金刚石外延层表明制备欧姆接触电极的Au层、肖特基接触电极，最终在硼掺杂的（110）取向金刚石外延层表面上形成肖特基接触电极与欧姆接触电极组成的交叉指状电极；

（4）在制备的肖特基接触电极、欧姆接触电极上分别对应设置第一引线、第二引线，并进行封装，即得二极管。

8.根据权利要求7所述二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，采用微波等离子体化学气相沉积法在单晶硅基片上沉积硼掺杂的（110）取向金刚石外延层，所述外延层的厚度为5 ~ 15 μm，外延层中硼原子的掺杂浓度为50 ~ 500 ppm。

9.根据权利要求7或8所述二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中，欧姆接触电极的Ti层的制备过程如下：首先在掩模板的辅助下，在外延层的表面形成图案化结构；再采用电子束蒸发镀金属Ti层，Ti层的厚度为20 ~ 40 nm；金属Ti层制备完成后，再在500 ~ 700 ℃，氮气气氛保护下，快速退火，即可。

10.根据权利要求7-8任一项所述二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，在光刻掩膜板的辅助下，采用光刻法刻出欧姆接触电极的Au层整体图案、肖特基接触电极整体图案，所述欧姆接触电极的Au层整体图案位于欧姆接触电极的Ti层上；再采用电子束蒸发镀金属Au膜，金属Au膜制备完成后，再在300℃，氮气气氛保护下，快速退火，完成在硼掺杂的（110）取向金刚石外延层表明制备欧姆接触电极的Au层、肖特基接触电极的制备；其中，金属Au膜的厚度为20 ~ 30 nm。

11.根据权利要求9所述二极管的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中，在光刻掩膜板的辅助下，采用光刻法刻出欧姆接触电极的Au层整体图案、肖特基接触电极整体图案，所述欧姆接触电极的Au层整体图案位于欧姆接触电极的Ti层上；再采用电子束蒸发镀金属Au膜，金属Au膜制备完成后，再在300℃，氮气气氛保护下，快速退火，完成在硼掺杂的（110）取向金刚石外延层表明制备欧姆接触电极的Au层、肖特基接触电极的制备；其中，金属Au膜的厚度为20 ~ 30 nm。