一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管及其制备方法

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及到一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管及其制备方法。

背景技术

氧化镓作为新一代超宽禁带半导体材料，它的禁带宽度很宽，约为4.8eV，并且具有较高的击穿场强，理论上击穿场强为8MV/cm，因此广泛应用于高性能电源开关、射频放大器、恶劣环境信号处理方面，有着广阔的应用前景。

随着微波通讯的发展和普及，在微波无线电传输中，要求器件适应高频时的工作特性，并且制造稳定性好，反向漏电流小，耐压高，正向导通电压低以及转换效率高。射频到直流转换电路是无线电传输系统接收端的关键。接收端的转换效率很大程度上取决于整流电路中使用的肖特基势垒二极管的性能，包括导通电阻、截止电容和导通电压。为了提高转换效率，降低正向导通电压是很重要的。

肖特基势垒二极管是天线整流电路的关键器件，决定了无线微波功率传输过程的效率。传统技术制造的镍电极的肖特基二极管正向导通电压在1V以上，存在正向导通电压较大的技术问题，难以满足对器件的新要求。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

本发明的其中一个目的是提供一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，实现降低肖特基二极管的正向导通电压，提高氧化镓肖特基二极管的器件性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，包括自下而上依次叠层的阴极、n

其中，所述n

所述n

作为本发明低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述阴极中钛层的厚度为10～300nm，金层的厚度为50～2000nm。

作为本发明低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述阳极中具有低功函数的材料层的厚度为10～300nm，金层的厚度为50～2000nm。

作为本发明低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述具有低功函数的材料包括氮化钛、钨、钼中的一种。

作为本发明低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述n

作为本发明低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述n

作为本发明低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的一种优选方案，其中：所述n

本发明的另一个目的是提供如上述所述的低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的制备方法，包括，

制备n

通过氢化物气相外延工艺在n

在所述n

在所述n

作为本发明低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的制备方法的一种优选方案，其中：所述进行热处理，热处理的温度为300～600℃，热处理的时间为10～100秒；

所述进行退火，退火温度为150～300℃，退火时间为10～100秒。

作为本发明低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的制备方法的一种优选方案，其中：所述沉积具有低功函数的材料，在Ar和N

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明在n

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的结构示意图；

图2为本发明实施例1～3制备的二极管的IV特性曲线；

图3为本发明实施例4中不同氮气分压比下制备的二极管的IV特性曲线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

如图1所示，为本发明第一个实施例提供的一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管，其由自下而上依次叠层的阴极100、n

其中，n

在本实施例中，n

在本实施例中，阴极100为钛和金的叠层，钛层的薄膜厚度为50nm，金层的薄膜厚度为200nm。

在本实施例中，阳极400为氮化钛和金的叠层，沉积的氮化钛的薄膜厚度为50nm，金层的薄膜厚度为200nm。

上述低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的具体制造过程为：

(1)制备n

(2)在n

(3)在n

(4)在n

实施例2

本实施例2与实施例1的整体结构相同，均如图1所示的结构。本实施例2与实施例1的区别在于将步骤(4)中阳极材料由氮化钛替换为钨。

实施例3

本实施例3与实施例1的整体结构相同，均如图1所示的结构。本实施例3与实施例1的区别在于将步骤(4)中阳极材料由氮化钛替换为钼。

图2为实施例1～3制备的三种不同低功函数材料为肖特基接触的二极管的IV特性曲线，即不同的低功函数对开启电压的降低有不同程度的影响。从图中可以看出，以低功函数氮化钛为肖特基接触的二极管，其正向导通电压为0.4V；以低功函数钨为肖特基接触的二极管，其正向导通电压为0.6V；以低功函数钼为肖特基接触的二极管，其正向导通电压为0.7V。我方发明采用低功函数的阳极材料，正向导通电压小，提高了二极管器件性能。

从图2中还可以提取出理想因子。

理想因子n表示载流子运动与理想肖特基结的接近程度，n越接近1，越表明器件接近理想的肖特基结。理想因子n可以通过IV特性曲线测试计算。

具体的，选取两个不同电流，代入IV特性曲线电流一般方程，经过数学整理，即可得；计算方程如下：

对于以低功函数氮化钛为肖特基接触的二极管，从图2可以提取出理想因子为1.03。对于以低功函数钨为肖特基接触的二极管，理想因子为1.1。对于以低功函数钼为肖特基接触的二极管，理想因子为1.15。这表明三种不同低功函数作为阳极材料与n

实施例4

本实施例4在实施例1的基础上，调整步骤(4)的Ar和N

图3为不同氮气分压比下以氮化钛为肖特基接触的氧化镓肖特基势垒二极管的IV特性曲线。可以看出，在以氮化钛材料为肖特基接触的肖特基势垒二极管中，7％氮气分压比下的肖特基势垒二极管具有最小的正向导通电压，15％氮气分压比下的肖特基势垒二极管其次；但7％氮气分压比下的二极管也具有最大的反向漏电流；综合来看，15％氮气分压比下的肖特基势垒二极管正向导通电压为0.4V，反向漏电流为8.2×10

本发明提供的一种低正向导通电压氧化镓肖特基二极管的制备方法，与现有技术相比，该氧化镓肖特基二极管的结构是在n

通过本发明提供的制备方法，控制反应时间和温度在n

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。