[发明专利]一种氮化镓基肖特基二极管半导体器件及制造方法

权利要求书

1.一种氮化镓基肖特基二极管半导体器件的制造方法，包括以下步骤：

1）在硅单晶衬底上依次形成AlN层、掺杂Fe离子的AlGaN层、掺杂碳离子的GaN外延层、非掺杂的GaN外延层、非掺杂的AlGaN外延层, 以及GaN帽层；

2）形成第一接触孔掩模开孔，并在第一接触孔掩模开孔中形成阴极金属；

3）形成第一肖特基接触孔，在第一肖特基接触孔中形成第一肖特基金属，并与GaN表面构成低势垒肖特基接触；

4）形成第二肖特基接触孔，在第二肖特基接触孔中形成第二肖特基金属，并与GaN表面构成高势垒肖特基接触；

5）形成肖特基二极管的阳板垫层和阴极金属垫层。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤1)所述AlN层厚度为300纳米，掺杂Fe离子的AlGaN层厚度为2微米，掺杂碳离子的GaN外延层厚度为2微米，非掺杂的GaN外延层厚度为0.3微米，非掺杂的AlGaN外延层厚度为25纳米, GaN帽层厚度为25埃。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤2)进一步包括以下步骤：在GaN帽层表面积淀光刻涂层，利用第一开孔掩模版与光刻步骤, 暴露出部分GaN帽层的表面，从而形成第一接触孔掩模开孔；通过电子束蒸发将金属层蒸发至所述表面；利用剥离工艺，在第一接触孔掩模开孔中留下金属作为阴极金属；在氮气环境中经退火处理。

4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述金属层为由Ti、Al、Ni和Ag组成，或由Ti、Ni和Ag组成，或由Ti、Al、Ni和Au组成。

5. 根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述第一开孔掩模版的开孔宽度为1um至100um, 孔间距为1um至50um；开孔形状为正方形、圆形或长方形。

6.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤3)进一步包括以下步骤：在GaN表面积淀光刻涂层，利用第二开孔掩模版在暴露出部分 GaN 的表面形成第一肖特基接触孔；通过电子束蒸发将金属蒸发至所述第二接触孔掩模开孔与光刻涂层表面；利用剥离工艺在所述第一肖特基接触孔中留下金属作为第一肖特基金属；在氮气环境中经 500℃至850℃之间、30sec至60sec之间的快速退火处理，第一肖特基金属与GaN表面形成低势垒肖特基接触。

7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述第二开孔掩模版的开孔宽度为1um至10um, 孔间距为1um至3um；开孔形状为正方形、圆形或长方形。

8.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述第一肖特基金属为银、钛或铝。

9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤4)进一步包括以下步骤：在GaN表面积淀光刻涂层，利用肖特基开孔掩模版暴露出部分GaN的表面而形成肖特基开孔；通过电子束蒸发将金属Ni层和金属Al层蒸发至肖特基开孔与光刻涂层表面；利用剥离工艺在肖特基开孔中留下金属作为第二肖特基金属；在氮气环境中经 500℃、30sec的退火处理，使第二肖特基金属与GaN表面形成高势垒肖特基接触。

10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述肖特基开孔掩模版的开孔宽度为1um至100um，孔间距为1um至10um，开孔形状为正方形、圆形或长方形。

11.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于，所述金属Ni层的厚度为50nm至200nm；所述金属Al层的厚度为0.5um至2.0um。

12.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述步骤5)进一步包括以下步骤：在表面依次沉积化硅氮层、硼磷玻璃层，形成层间介质；在所述层间介质表面积淀光刻涂层，利用接触孔掩模在层间介质中形成电极开孔；在所述电极开孔底部以及层间介质上表面沉积铝合金层；通过金属掩模进行金属浸蚀，形成肖特基二极管的阳板金属垫层和阴极金属垫层。

13.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述氮化硅层厚度为0.1um至0.5um；所述硼磷玻璃层厚度为0.1um至0.8um；所述铝合金层厚度为1.0um至10um。