[发明专利]适用于35GHz交流频率下工作的GaN整流器及其制备方法

说明书

本发明公开了适用于35GHz交流频率下工作的GaN整流器的制备方法：在硅衬底上依次生长N极性面GaN缓冲层、碳掺杂半绝缘化N极性面GaN层、非掺杂N极性面AlGaN层、非掺杂N极性面GaN层和非掺杂N极性面InGaN薄膜，得到整流器外延片；在GaN整流器外延上制备肖特基接触电极图案凹槽，并在凹槽中沉积肖特基接触电极；制备欧姆接触电极图案，并在外延片表面沉积器件欧姆接触电极；随后在外延片表面无电极部分沉积氮化硅钝化层，制备表面电极区域；最后再对GaN整流器外延片进行台面隔离处理。本发明实现了高频GaN整流器的制备，提高整流器件在大功率工作下的性能稳定性。

技术领域

本发明涉及整流器，特别涉及适用于35GHz交流频率下工作的GaN整流器及其制备方法。

背景技术

整流器作为一种在国防、传能等领域具有重要作用的功率电子元器件而备受各界关注。传统的Si基整流晶闸管由于材料本身禁带宽度窄、电子饱和迁移速率低、热导系数低等缺点，造成器件体积大、反向漏电流大、中频工作条件下发热严重，性能稳定性等问题，难以满足日益增长的器件小型化、集成化、高频化需求，因此急需开发一种能应用与高频领域并同时满足器件小型化、集成化应用需求的新一代整流器件。关于以GaN为代表的III族氮化物整流器的研究由此兴起。以GaN为代表的第三代氮化物半导体材料相比于传统Si基材料，具有更宽的禁带宽度、更高的临界击穿电场、更高的极限工作温度与饱和电子迁移率等优异特性意味着GaN整流器件相比于Si基整流晶闸管更适合应用于高压、高频的工作场合，更优异的导热特性更赋予了GaN整流器在小型化、集成化应用领域更广阔的应用前景与性能稳定性。因此，探索35GHz高交流频率下工作的GaN整流器的实现方法具有开创性的革命意义与社会应用价值。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种适用于35GHz交流频率下工作的GaN整流器的制备方法，该方法具有制备，与现有生产手段匹配性高且易于实现的优点。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

适用于35GHz交流频率下工作的GaN整流器的制备方法，包括以下步骤：

(1)在硅衬底上依次生长N极性面GaN缓冲层、碳掺杂半绝缘化N极性面GaN层、非掺杂N极性面AlGaN层、非掺杂N极性面GaN层和非掺杂N极性面InGaN薄膜，得到整流器外延片；

(2)将步骤(1)所得GaN整流器外延片依次置于丙酮、去离子水、无水乙醇中超声处理，拿出后经去离子水清洗再用热高纯氮气吹干；

(3)对步骤(2)得到的GaN整流器外延片进行肖特基接触电极图案光刻制备：通过旋涂匀胶在步骤(2)所得GaN整流器外延片上均匀涂抹光刻胶，将涂有光刻胶的GaN整流器外延片进行预烘，随后放入光刻机中进行曝光，最后将曝光后的外延片浸入显影液中进行光刻显影并清洗；

(4)对光刻后GaN整流器外延片进行反应离子刻蚀，在GaN整流器外延片中，沿肖特基接触电极图案刻蚀出凹槽，得到欧姆接触电极；

(5)将步骤(4)所得刻有欧姆接触电极对应图案凹槽的GaN整流器外延片放入电子束蒸发设备中，对蒸发腔体抽真空，随后依次蒸镀肖特基接触电极金属，蒸镀结束后，对GaN整流器外延片进行退火；

(6)将GaN整流器外延片浸入去胶液后去除，使用去离子水冲洗并使用丙酮对GaN整流器外延片表面残留的光刻胶与蒸镀金属进行超声处理去除，超声后再经去离子水清洗，再用热高纯氮气吹干；

(7)通过掩膜板中的对准标记，对GaN整流器外延片进行对准，重复步骤(3)工艺，在相应位置上光刻显影，制备器件欧姆接触电极图案并清洗；