[发明专利]阳极金属晶向一致的低开启电压GaN二极管及制备方法

权利要求书

1.一种阳极金属晶向一致的低开启电压GaN二极管，其特征在于，包括：

自下而上依次设置的衬底层(1)、GaN缓冲层(2)、GaN沟道层(3)和AlGaN势垒层(4)；

所述AlGaN势垒层(4)上设置有阴极(5)；

所述GaN沟道层(3)和所述AlGaN势垒层(4)内设置有凹槽，所述凹槽的底部、侧壁以及部分所述AlGaN势垒层(4)上设置有阳极(6)；

所述AlGaN势垒层(4)上未被覆盖的区域设置有介质层(7)；

其中，所述阳极(6)与所述凹槽以及所述AlGaN势垒层(4)的接触部分为晶向为100的W或Ni金属。

2.根据权利要求1所述的阳极金属晶向一致的低开启电压GaN二极管，其特征在于，所述凹槽的底部位于所述AlGaN势垒层(4)与所述GaN沟道层(3)界面以下2-20nm。

3.根据权利要求1所述的阳极金属晶向一致的低开启电压GaN二极管，其特征在于，所述阳极(6)为厚度为20-120nm的W或Ni金属和100-200nm的Au金属叠层。

4.根据权利要求1所述的阳极金属晶向一致的低开启电压GaN二极管，其特征在于，所述介质层(7)为厚度为100-300nm的SiO₂介质层。

5.一种阳极金属晶向一致的低开启电压GaN二极管的制备方法，其特征在于，包括：

S1：清洗AlGaN/AlGaN结构的外延片；

S2：在所述外延片上制备台面隔离；

S3：在所述外延片上淀积Ti/Al/Ni/Au金属叠层，形成二极管的阴极；

S4：刻蚀AlGaN势垒层及GaN沟道层至AlGaN/GaN界面以下，形成凹槽，在所述凹槽内以及部分所述AlGaN势垒层上淀积W或Ni金属和Au金属叠层，形成二极管的阳极，其中，所述阳极与所述凹槽以及所述AlGaN势垒层的接触部分为晶向为100的W或Ni金属；

S5：在所述外延片上未被覆盖的区域上沉积SiO₂介质层，使用RIE刻蚀机刻蚀通孔区域至阴极金属表面。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S2包括：

S21：在清洗后的所述外延片上进行匀胶、烘胶、光刻及显影；

S22：使用ICP刻蚀GaN台面外区域；

S23：将刻蚀后的外延片依次放入丙酮溶液、异丙醇溶液中，进行超声清洗然后用氮气吹干，形成器件台面隔离。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S3包括：

S31：在形成台面隔离的外延片上进行匀胶、烘胶、光刻及显影；

S32：使用电子束蒸发设备在所述外延片上淀积Ti/Al/Ni/Au金属叠层；

S33：将淀积了金属叠层的外延片用丙酮溶液浸泡，使得阴极金属外的金属被剥离，再将剥离金属后的外延片依次放入丙酮溶液、异丙醇溶液中，进行超声清洗，然后用氮气吹干后放入快速退火炉进行退火，完成二极管的阴极制备。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S4包括：

S41：在制备了阴极的外延片上进行匀胶、烘胶、光刻及显影；

S42：使用ICP刻蚀机刻蚀所述AlGaN势垒层及所述GaN沟道层至AlGaN/GaN界面以下2-20nm，形成凹槽；

S43：使用分子束外延技术在所述凹槽内以及部分所述AlGaN势垒层上淀积晶向为100的厚度为2-20nm的W或Ni金属，使用电子束蒸发设备在晶向为100的W或Ni金属上淀积厚度为20-100nm的W或Ni金属，在W或Ni金属上淀积厚度为100-200nm的Au金属，形成W或Ni金属和Au金属叠层；

S44：将淀积了金属叠层的外延片用丙酮溶液浸泡，使得阳极金属外的金属被剥离，再将剥离金属后的外延片依次放入丙酮溶液、异丙醇溶液中，进行超声清洗，然后用氮气吹干，完成二极管的阳极制备。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述S5包括：

S51：使用等离子体增强化学气相沉积设备在所述外延片上未被覆盖的区域上沉积厚度为100-300nm的SiO₂介质层；

S52：在制备了介质层的外延片上依次进行匀胶、烘胶、通孔光刻及显影，并使用RIE刻蚀机刻蚀通孔区域至阴金属表面；

S53：将刻蚀后的外延片依次放入丙酮溶液、异丙醇溶液中，进行超声清洗，然后用氮气吹干，完成低开启电压GaN二极管的制备。