本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)，尤其涉及一種氮化鎵二極管的制作方法與氮化鎵二極管。

背景技術(shù)：

隨著高效完備的功率轉(zhuǎn)換電路和系統(tǒng)需求的日益增加，具有低功耗和高速特性的功率器件最近吸引了很多關(guān)注。gan是第三代寬禁帶半導(dǎo)體材料，由于其具有大禁帶寬度(3.4ev)、高電子飽和速率(2e⁷cm/s)、高擊穿電場(chǎng)(1e¹⁰-3e¹⁰v/cm)、較高熱導(dǎo)率、耐腐蝕和抗輻射等性能，在高壓、高頻、高溫、大功率和抗輻照環(huán)境條件下具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是研究短波光電子器件和高壓高頻率大功率器件的最佳材料。因此，以氮化鎵為基底材料的功率器件(galliumnitridefield-effecttransistor)具有好的散熱性能、高的擊穿電場(chǎng)、高的飽和速度，氮化鎵功率器件在大功率高頻能量轉(zhuǎn)換和高頻微波通訊等方面有著遠(yuǎn)大的應(yīng)用前景。

對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中氮化鎵功率器件的耐壓比理論耐壓低，這會(huì)影響氮化鎵功率器件的性能，因此需要提高氮化鎵功率器件的耐壓性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種氮化鎵二極管的制作方法與氮化鎵二極管，以提高氮化鎵二極管的耐壓性。

本發(fā)明第一個(gè)方面提供一種氮化鎵二極管的制作方法，包括：

在氮化鎵基底上形成介質(zhì)層；

在所述介質(zhì)層中形成陰極金屬，所述陰極金屬接觸所述氮化鎵基底；

在所述介質(zhì)層中形成陽(yáng)極金屬，并在所述陽(yáng)極金屬和所述陰極金屬之間的介質(zhì)層中形成金屬場(chǎng)板，所述陽(yáng)極金屬和所述金屬場(chǎng)板均接觸所述氮化鎵基底；

在所述介質(zhì)層上形成未與所述金屬場(chǎng)板連接的金屬互連層，且所述金屬互連層分別與所述陰極金屬和所述陽(yáng)極金屬連接。

本發(fā)明另一個(gè)方面提供一種氮化鎵二極管，包括：

氮化鎵基底；

介質(zhì)層，形成于所述氮化鎵基底上；

陰極金屬，位于所述介質(zhì)層中且所述陰極金屬接觸所述氮化鎵基底；

陽(yáng)極金屬，位于所述介質(zhì)層中且所述陽(yáng)極金屬接觸所述氮化鎵基底；

金屬場(chǎng)板，位于所述陰極金屬和所述陽(yáng)極金屬之間的介質(zhì)層中，且所述金屬場(chǎng)板接觸所述氮化鎵基底；

未與所述金屬場(chǎng)板連接的金屬互連層，位于所述介質(zhì)層上，且所述金屬互連層分別與所述陰極金屬和所述陽(yáng)極金屬連接。

由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的氮化鎵二極管的制作方法與氮化鎵二極管，通過(guò)在陽(yáng)極金屬和陰極金屬之間形成金屬場(chǎng)板，且由于該金屬場(chǎng)板未與金屬互連層連接，在氮化鎵二極管工作時(shí)不會(huì)被施加電壓，因此相當(dāng)于增加了添加了浮空的金屬場(chǎng)板，通過(guò)這個(gè)浮空的金屬場(chǎng)板，能夠擴(kuò)展氮化鎵二極管的耗盡區(qū)，減小了氮化鎵二極管的肖特基結(jié)的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而改善氮化鎵二極管的耐壓性，即提高耐壓性。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作一簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的氮化鎵二極管的制作方法的流程示意圖；

圖2a至2f為根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的氮化鎵二極管的制作方法中各個(gè)步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的氮化鎵二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā) 明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供一種氮化鎵二極管的制作方法，用于制作氮化鎵二極管。

如圖1所示，為根據(jù)本實(shí)施例的氮化鎵二極管的制作方法的流程示意圖。本實(shí)施例的氮化鎵二極管的制作方法包括：

步驟101，在氮化鎵基底上形成介質(zhì)層。

該介質(zhì)層可以由一層材料層構(gòu)成，也可以由多層材料層構(gòu)成，舉例來(lái)說(shuō)，該步驟具體可以是：

在氮化鎵基底上形成鈍化層；

在鈍化層上形成氧化層。

即，本實(shí)施例的介質(zhì)層包括自下而上依次形成的鈍化層和氧化層。本實(shí)施例的鈍化層可以是si3n4層，氧化層可以是peteos(plasmaenhancedtetraethylorthosilicate，等離子增強(qiáng)沉積四乙氧基硅烷)層。

本實(shí)施例的氮化鎵基底可以為氮化鎵二極管的常用氮化鎵基底材料，例如自下而上依次形成的si襯底、gan層和algan層。當(dāng)然，還可以采用其它材料層，具體不再贅述。

步驟102，在介質(zhì)層中形成陰極金屬，陰極金屬接觸氮化鎵基底。

具體地，可以先在介質(zhì)層中形成陰極接觸孔，以使氮化鎵基底部分露出，然后在該陰極接觸孔中采用電子束蒸發(fā)陰極金屬材料以形成陰極金屬。該陰極金屬可以包括自下而上依次形成的ti層、al層、ti層和tin層。該陰極金屬的截面形狀可以為t型，例如該陰極金屬層的頂部高于介質(zhì)層，高于介質(zhì)層的部分的寬度大于位于介質(zhì)層中的寬度。

步驟103，在介質(zhì)層中形成陽(yáng)極金屬，并在陽(yáng)極金屬和陰極金屬之間的介質(zhì)層中形成金屬場(chǎng)板，陽(yáng)極金屬和金屬場(chǎng)板均接觸氮化鎵基底。

可選地，可以在介質(zhì)層中同時(shí)形成陽(yáng)極接觸孔和金屬場(chǎng)板接觸孔，露出氮化鎵基底，并在陽(yáng)極接觸孔和金屬場(chǎng)板接觸孔中同時(shí)填充金屬，并同時(shí)進(jìn)行光刻工藝，以分別形成陽(yáng)極金屬和金屬場(chǎng)板。同時(shí)形成陽(yáng)極接觸孔和金屬 場(chǎng)板接觸孔是為了簡(jiǎn)化工藝流程，當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際需要分別形成陽(yáng)極接觸孔和金屬場(chǎng)板接觸孔。當(dāng)陽(yáng)極金屬和金屬場(chǎng)板的材料相同的情況下，可以同時(shí)形成陽(yáng)極金屬和金屬場(chǎng)板，當(dāng)然，若陽(yáng)極金屬和金屬場(chǎng)板的材料不同，可以分別在陽(yáng)極接觸孔和金屬場(chǎng)板接觸孔中填充不同的材料，以形成不同材料的極陽(yáng)金屬和金屬場(chǎng)板。本實(shí)施例的陽(yáng)極接觸孔和金屬場(chǎng)板接觸孔的截面可以均為t型。此外，本實(shí)施例的氮化鎵二極管的俯視方向看，金屬場(chǎng)板可以為環(huán)形，即形成金屬場(chǎng)板接觸孔之后，從俯視的方向看氮化鎵二極管，該金屬場(chǎng)板接觸孔呈環(huán)形，因此，形成的金屬場(chǎng)板也可以為環(huán)形。

具體可以通過(guò)電子束蒸發(fā)金屬材料以分別陽(yáng)極金屬和金屬場(chǎng)板，即陽(yáng)極金屬和金屬場(chǎng)板的材料可以是相同的。本實(shí)施例的所用的形成陽(yáng)極金屬的材料可以包括自下而上依次形成的tin層、ti層、al層、ti層和tin層。

步驟104，在介質(zhì)層上形成未與金屬場(chǎng)板連接的金屬互連層，且金屬互連層分別與陰極金屬和陽(yáng)極金屬連接。

例如，可以在介質(zhì)層上面形成絕緣層，在絕緣層中形成金屬接觸孔，以分別露出陽(yáng)極金屬和陰極金屬，然后在金屬接觸孔中形成金屬互連層，具體形成方式與現(xiàn)有技術(shù)中一致，在此不再贅述。該金屬互連層不與金屬場(chǎng)板接觸，即在氮化鎵二極管正常工作時(shí)該金屬場(chǎng)板未被施加電壓，為浮空的金屬場(chǎng)板。若該金屬場(chǎng)板為環(huán)形，該金屬場(chǎng)板為一浮空的金屬環(huán)。

根據(jù)本實(shí)施例的氮化鎵二極管的制作方法，通過(guò)在陽(yáng)極金屬和陰極金屬之間形成金屬場(chǎng)板，且由于該金屬場(chǎng)板未與金屬互連層連接，在氮化鎵二極管工作時(shí)不會(huì)被施加電壓，因此相當(dāng)于增加了添加了浮空的金屬場(chǎng)板，通過(guò)這個(gè)浮空的金屬場(chǎng)板，能夠擴(kuò)展氮化鎵二極管的耗盡區(qū)，減小了氮化鎵二極管的肖特基結(jié)的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而改善氮化鎵二極管的耐壓性，即提高耐壓性。

實(shí)施例二

本實(shí)施例對(duì)上述實(shí)施例的氮化鎵二極管的制作方法做具體補(bǔ)充說(shuō)明。如圖2a至2f所示，為根據(jù)本實(shí)施例的氮化鎵二極管的制作方法的各個(gè)步驟的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖2a所示，生成氮化鎵基底201。

具體地，可以在si襯底上2011依次生長(zhǎng)gan層2012和algan勢(shì)壘層2013。具體生長(zhǎng)方式與現(xiàn)有技術(shù)中的一致，在此不再贅述。

如圖2b所示，在氮化鎵基底201上形成介質(zhì)層202。

氮化鎵基底201包括自下而上依次形成的si襯底2011、gan層2012和algan層2013。本實(shí)施例的介質(zhì)層202包括鈍化層2021和氧化層2022，具體可以在algan層2013的勢(shì)壘層表面形成一層si3n4層作為鈍化層2021，并在si3n4層上形成一層peteos層作為氧化層2022。

如圖2c所示，在介質(zhì)層202中形成陰極接觸孔203，露出基底201。

可以用采用干法刻蝕介質(zhì)層202，刻蝕氣體為sf6(sulfurhexafluoride，六氟化硫)，刻蝕功率為10w，刻蝕壓強(qiáng)為100mt。具體地，依次刻蝕氧化層2022和鈍化層2021。

此外，還可以對(duì)陰極接觸孔203進(jìn)行處理，以去除暴露的表面的雜質(zhì)，避免這些雜質(zhì)影響氮化鎵二極管，舉例來(lái)說(shuō)，可以用采用氫氟酸液體、氨水和鹽酸的混合液體對(duì)陰極接觸孔203進(jìn)行表面處理，其中氫氟酸液體是稀釋的氫氟酸(dilutedhf)。

如圖2d所示，在陰極接觸孔203中形成陰極金屬204。

具體可以采用電子束蒸發(fā)陰極金屬材料，再對(duì)陰極金屬材料進(jìn)行光刻、刻蝕等工藝，形成陰極金屬204。本實(shí)施例的陰極金屬材料為包括自下而上依次形成的ti層、al層、ti層和tin層。所形成的陰極金屬204的截面呈t型，即位于介質(zhì)層上方的陰極金屬部分的寬度大于位于介質(zhì)層中的陰極金屬部分。

如圖2e所示，同時(shí)刻蝕氧化層2022露出鈍化層2021，在氧化層2022中分別形成第一陽(yáng)極孔2051和環(huán)形的第一場(chǎng)板孔2061，并刻蝕鈍化層2021露出氮化鎵基底201，在鈍化層2021中分別形成第二陽(yáng)極孔2062和環(huán)形的第二場(chǎng)板孔2062，第二陽(yáng)極孔2052的寬度小于第一陽(yáng)極孔2051，第二場(chǎng)板孔2062的寬度小于第一場(chǎng)板孔2061。

形成上述各接觸孔的方式可以包括光刻和刻蝕工藝。

本實(shí)施例中，陽(yáng)極接觸孔包括第一陽(yáng)極孔2051和第二陽(yáng)極孔2052，場(chǎng)板接觸孔包括第一場(chǎng)板孔2061和第二場(chǎng)板孔2062。在形成陽(yáng)極接觸孔和場(chǎng)板接觸孔后，可以對(duì)陽(yáng)極接觸孔和場(chǎng)板接觸孔分別進(jìn)行處理，以去除暴露的表面的雜質(zhì)，避免這些雜質(zhì)影響氮化鎵二極管，舉例來(lái)說(shuō)，可以用采用氫氟酸液體、氨水和鹽酸的混合液體對(duì)陽(yáng)極接觸孔和場(chǎng)板接觸孔進(jìn)行表面處理，其 中氫氟酸液體是稀釋的氫氟酸(dilutedhf)。

如圖2e所示，陽(yáng)極接觸孔和場(chǎng)板接觸孔的截面形狀均為t型。

如圖2f所示，在陽(yáng)極接觸孔和金屬場(chǎng)板接觸孔中同時(shí)填充金屬，分別形成陽(yáng)極金屬207和金屬場(chǎng)板208。

具體可以同時(shí)在陽(yáng)極接觸孔和場(chǎng)板接觸孔中采用電子束蒸發(fā)金屬材料，再對(duì)該金屬材料進(jìn)行光刻、刻蝕等工藝，分別形成陽(yáng)極金屬207和金屬場(chǎng)板208。該陽(yáng)極金屬207和金屬場(chǎng)板208的高度可以高于介質(zhì)層202。

形成陽(yáng)極金屬207和金屬場(chǎng)板208之后還可以形成金屬互連層以及后續(xù)的各種工藝，這些工藝均為現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。具體地，本實(shí)施例的金屬互連層分別與陰極金屬204和陽(yáng)極金屬207接觸，但不與金屬場(chǎng)板208接觸，

根據(jù)本實(shí)施例的氮化鎵二極管的制作方法，通過(guò)在陽(yáng)極金屬和陰極金屬之間形成金屬場(chǎng)板，且由于該金屬場(chǎng)板未與金屬互連層連接，在氮化鎵二極管工作時(shí)不會(huì)被施加電壓，因此相當(dāng)于增加了添加了浮空的金屬場(chǎng)板，通過(guò)這個(gè)浮空的金屬場(chǎng)板，能夠擴(kuò)展氮化鎵二極管的耗盡區(qū)，減小了氮化鎵二極管的肖特基結(jié)的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而改善氮化鎵二極管的耐壓性，即提高耐壓性。而且，金屬場(chǎng)板和陽(yáng)極金屬同時(shí)形成，這樣能夠節(jié)省工藝程序，進(jìn)而減少生產(chǎn)成本。

實(shí)施例三

本實(shí)施例提供采用上述實(shí)施例的制作方法形成的氮化鎵二極管。如圖3所示，為根據(jù)本實(shí)施例的氮化鎵二極管的結(jié)構(gòu)示意圖。

本實(shí)施例的氮化鎵二極管包括氮化鎵基底301、介質(zhì)層302、陰極金屬304、陽(yáng)極金屬307、金屬場(chǎng)板308和金屬互連層(圖中未示出)。

其中，介質(zhì)層302形成于氮化鎵基底301上；陰極金屬304位于介質(zhì)層302中且陰極金屬304接觸氮化鎵基底301；陽(yáng)極金屬307位于介質(zhì)層302中且陽(yáng)極金屬307接觸氮化鎵基底301；金屬場(chǎng)板308位于陰極金屬304和陽(yáng)極金屬307之間的介質(zhì)層302中，且金屬場(chǎng)板308接觸氮化鎵基底301。

其中，氮化鎵基底301包括自下而上依次形成的si襯底3011、gan層3012和algan層3013。

可選地，金屬場(chǎng)板308呈環(huán)形，該金屬場(chǎng)板308的界面可以為t型。該金屬場(chǎng)板308的截面形狀可以與陽(yáng)極金屬307的截面形狀相同。

可選地，介質(zhì)層302包括自下而上依次形成的鈍化層3021和氧化層3022。

可選地，金屬場(chǎng)板308包括環(huán)形的第一場(chǎng)板部件3081和環(huán)形的第二場(chǎng)板部件3082，第一場(chǎng)板部件3081位于氧化層3032中，第二場(chǎng)板部件3082位于鈍化層3031中，第一場(chǎng)板部件3081的寬度大于第二場(chǎng)板部件3082的寬度。

可選地，鈍化層的材料為si3n4，氧化層的材料為peteos。

可選地，本實(shí)施例的金屬場(chǎng)板包括自下而上依次形成的ti層、al層、ti層和tin層。

根據(jù)本實(shí)施例的氮化鎵二極管，通過(guò)在陽(yáng)極金屬307和陰極金屬304之間形成金屬場(chǎng)板308，且由于該金屬場(chǎng)板未與金屬互連層連接，在氮化鎵二極管工作時(shí)不會(huì)被施加電壓，因此相當(dāng)于增加了添加了浮空的金屬場(chǎng)板，通過(guò)這個(gè)浮空的金屬場(chǎng)板，能夠擴(kuò)展氮化鎵二極管的耗盡區(qū)，減小了氮化鎵二極管的肖特基結(jié)的電場(chǎng)強(qiáng)度，從而改善氮化鎵二極管的耐壓性，即提高耐壓性。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過(guò)程序指令相關(guān)的硬件來(lái)完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：rom、ram、磁碟或者光盤(pán)等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

最后應(yīng)說(shuō)明的是：以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。