[发明专利]一种GaN基平面肖特基变容管的制备方法

说明书

本发明属于半导体器件的制作领域，具体是一种GaN基平面肖特基变容管的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：1)对准标记的制作；2)欧姆电极的制作；3)一次平坦化制作肖特基“金属檐”结构；4)肖特基金属蒸发；5)刻蚀绝缘台；6)二次平坦化；7)电镀形成空气桥、电极pad及互连金属，即得到GaN基平面肖特基变容管。本发明有效改善“金属檐”结构的刻蚀条件，提高侧墙的表面质量并降低侧墙表面陷阱电荷，从而提高器件的反偏特性；改善“空气桥”结构由工艺引入的误差，有效降低器件的寄生电容。

技术领域

本发明属于半导体器件的制作领域，具体是一种基于平坦化技术GaN基平面肖特基变容管的制备方法。

背景技术

太赫兹波是介于微波毫米波和与红外光之间的电磁波，其频率范围通常在100GHz～10THz之间，对应波长为0.03～3mm。20世纪90年代以来，随着激光技术、化合物半导体技术的发展，人们对太赫兹科学的研究取得了很大的进展。太赫兹频域处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区，鉴于其特殊的频谱位置，太赫兹波表现出许多优良的特性，包括：能够穿透大部分非金属材料，且不会引起材料中分子电离，特别适合于对生物组织的活体检测以及下一代安全的安检成像应用；具有量子特性，不仅可以被指定的准光学器件反射、聚焦而在指定的波导中传输，同时还可以穿透很多不透明的物体，比如陶瓷、塑料、木质、有机材料等，适合于对密封物品的检测以及安全检查；可以利用太赫兹波的这一特性来探测大气中的特定成分，比如水汽、冰云、臭氧以及大气环境质量的监测。凭借着如此优良的特性，太赫兹技术被广泛应用于空间科学领域、物质探测、通信领域、生物科学领域中。

目前，固态倍频振荡电路的核心器件是砷化镓(GaAs)基肖特基二极管，由于国内化合物半导体工艺技术及GaAs材料固有低击穿电场的限制，基于GaAs材料的倍频电路并不能满足高功率需求。GaN作为第三代宽禁带半导体材料，拥有高于GaAs材料8倍的击穿场强以及高热导率、高电子饱和速度、高频优值等特点，符合高频率、大功率器件的需求。同时基于GaN肖特基二极管的180GHz倍频电路已有报道，且输出功率能够达到最先进的GaAs倍频器水平，说明GaN材料在太赫兹高功率倍频电路领域有很大的应用前景。

根据公开报道的GaN基肖特基变容管，其反偏特性，包括反向漏电流及击穿电压仍有较大的提升空间，改善GaN变容管的反偏特性能够有效提高倍频电路的转换效率及输出功率。

发明内容

本发明的目的在于，提出一种基于平坦化工艺GaN基平面肖特基变容管的制作方法。本发明有效改善“金属檐”结构的刻蚀条件，提高侧墙的表面质量并降低侧墙表面陷阱电荷，从而提高器件的反偏特性；改善“空气桥”结构由工艺引入的误差，有效降低器件的寄生电容。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种GaN基平面肖特基变容管的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

1)对准标记的制作：

选用碳化硅衬底的GaN外延片，采用电子束蒸发Ti/Au在外延片完成对准标记图形的转移；

2)欧姆电极的制作：

匀胶光刻后在指定位置采用ICP等离子刻蚀去除轻掺杂GaN层，露出重掺杂的GaN区域，然后在所露出的重掺杂的GaN区域采用电子束蒸发Ti/Al/Ni/Au作为器件的阴极金属，随后热退火处理形成非整流的欧姆接触；所述指定位置是用于制备欧姆接触的区域；

3)一次平坦化制作肖特基“金属檐”结构：

将n型轻掺杂层上需要形成阳极的区域采用正胶保护，使用ICP等离子刻蚀法将除阳极以外的n型轻掺杂层去除形成近垂直的阳极GaN台柱，随后在该台柱以外的区域旋涂一层高分子聚合物，并热板固化，接着在该区域旋涂第二层光刻胶并光刻出相应的区域，完成表面的平坦化；

4)肖特基金属蒸发：