[发明专利]基于离子注入边缘终端的垂直AlN肖特基二极管及制作方法

权利要求书

1.一种基于离子注入边缘终端的垂直AlN肖特基二极管，自下而上包括衬底(1)、n+层(2)、漂移层(3)，衬底(1)的下部设有阴极(5)，漂移层(3)的上部设有阳极(6)，漂移层(3)和阳极(6)的上部设有钝化层(7)，其特征在于：

衬底(1)、n+层(2)、漂移层(3)均采用AlN材料，以提高器件的击穿电压；

阳极(6)下方的漂移层(3)中通过离子注入形成边缘终端(4)，用于降低阳极下方边缘电场峰值，提高击穿电压。

2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，n+层(2)的厚度为0.5～3μm，掺杂浓度为10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3。

3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，漂移层(3)的厚度为1～30μm，掺杂浓度为10¹⁵cm^-3～10¹⁸cm^-3。

4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，边缘终端(4)中注入的离子为Mg或F或N或Ar离子。

5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，钝化层(7)采用SiN或SiO₂或Al₂O₃或HfO₂介质。

6.一种基于离子注入边缘终端的垂直AlN肖特基二极管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)对衬底表面进行清洗和预处理以消除表面悬挂键，并在H₂氛围反应室的900℃～1200℃温度下进行热处理，以去除表面污染物；

2)在热处理后的衬底上采用MOCVD工艺淀积厚度为0.5～3μm的AlN n+层，其掺杂浓度为10¹⁸cm^-3～10²⁰cm^-3；

3)在AlN n+层上采用MOCVD工艺淀积厚度为1～30μm的AlN漂移层，其掺杂浓度为10¹⁵cm^-3～10¹⁸cm^-3；

4)在AlN漂移层上制作掩膜，并采用离子注入工艺在漂移层中注入Mg或F或N或Ar离子，并在450～1000℃的高温下退火1～300min，形成边缘终端；

5)在衬底背侧采用蒸发或磁控溅射工艺淀积阴极金属，并在850℃的高温下进行退火；

6)在漂移层上再次制作掩膜，并采用蒸发或磁控溅射工艺在漂移层上淀积阳极金属；

7)将进行完上述步骤的外延片放入PECVD反应室内，进行钝化层沉积；

8)在阳极的钝化层上进行光刻和刻蚀，形成阳极接触孔，完成器件制作。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤2)和步骤3)的MOCVD工艺参数如下：

反应室压力为10～100Torr，

Al源流量为50-100μmol/min，

氨气流量为3000-6000sccm，

氢气流量为1000-2000sccm。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤4)中离子注入工艺参数如下：

注入能量为10～50keV，

注入剂量为1×10¹²～1×10¹⁴cm^-2。

9.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，5)中的阴极金属采用Ti/Al/Ni/Au或Ti/Al/Ti/Au或Ti/Al/Mo/Au或Ta/Al/Ta，其中第一层金属的厚度为20～100nm，第二层金属的厚度为100～300nm，第三层金属的厚度为20～200nm，第四层金属的厚度为20～200nm。

10.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，6)中的阳极金属采用Ni/Au或Pt/Au或Pd/Au或W/Au或Ni/Au/Ni，其中第一层金属的厚度为20～100nm，第二层金属的厚度为50～500nm，第三层金属的厚度为20～500nm。