[發(fā)明專利]Ga2O3肖特基二極管器件結構及其制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710050140.3
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106887470B
• 公開（公告）日: 2019-07-16
• 發(fā)明（設計）人: 馮倩;邢翔宇;韓根全;李翔;方立偉;黃璐;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/872
• 分類號: H01L29/872;H01L29/06;H01L21/34
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

本發(fā)明公開了一種Ga₂O₃肖特基二極管器件結構與制造方法，主要解決現(xiàn)有肖特基二極管器件反向擊穿電壓低和場板結構存在的寄生電容大的問題。其自下而上，包括陰極電極、高摻雜n型Ga₂O₃襯底、低摻雜n型Ga₂O₃外延層、陽極電極；陽極與外延層接觸的部分形成肖特基接觸，陰極與襯底形成歐姆接觸，低摻雜n型Ga₂O₃外延層上間隔分布有多個凹槽，凹槽的間距在0.3μm～0.5μm范圍內(nèi)依次增加，且第一個凹槽位于陽極邊緣的正下方，最后一個凹槽與第一個凹槽的距離為10μm～15μm，凹槽內(nèi)部外延生長有Al組分大于20％的AlGaO層。本發(fā)明提高了反向擊穿電壓，減小寄生電容，且保持正向特性不變，可用于高速集成電路和微波技術。

技術領域

本發(fā)明屬于微電子技術領域，具體涉及一種肖特基二極管，用于高速集成電路和微波技術。

背景技術

肖特基二極管是通過金屬與半導體之間的接觸形成肖特基勢壘這一原理制造的，肖特基勢壘起到整流的作用。與pn結二極管相比，肖特基二極管具有開啟電壓更低，開關速度更快的優(yōu)勢，因此廣泛應用于高速集成電路、微波技術等領域。但是，由于肖特基二極管的電場主要集中在肖特基接觸的邊緣區(qū)域，當該區(qū)域的電場達到材料的擊穿場強時，器件容易在該區(qū)域發(fā)生擊穿，而其余區(qū)域的電場小于材料的擊穿場強。因此，為了提高肖特基二極管的擊穿電壓，就必須減小肖特基接觸邊緣區(qū)域的電場。

目前提高肖特基二極管擊穿電壓的方法主要包括添加場板結構等。場板結構是在肖特基接觸的金屬周圍，淀積一層SiO₂，再在SiO₂層上淀積一部分場板金屬，使之與中間部分的金屬連接起來。這層SiO₂能夠使得二極管反偏時集中于易被擊穿區(qū)域處的部分電力線從半導體表面出發(fā)終止于多晶硅和金屬場板，從而有效降低肖特基金屬邊緣與半導體材料接觸區(qū)域的電場。但由于場板結構引入了介質(zhì)層，勢必會引起寄生效應的增強，導致寄生電容增大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對上述已有技術的不足，提出一種Ga₂O₃肖特基二極管器件結構及其制作方法，以在提高反向擊穿電壓的同時避免寄生效應的產(chǎn)生，減小寄生電容。

一.技術原理

Ga₂O₃作為一種氧化物半導體材料，有著廣闊的應用前景。Ga₂O₃半導體材料禁帶寬度大，約為4.8eV～4.9eV，它屬于單斜晶體，外延薄膜的晶格結構完善、均勻，具有優(yōu)良的光學性能以及穩(wěn)定的理化性質(zhì)，是高性能功率器件研制的理想材料，因此在大功率電子器件領域具有一定的應用前景。近年來國內(nèi)外研究者對其進行了廣泛而深入的研究，并取得了卓有成效的研究成果。本發(fā)明以Ga₂O₃為材料制作肖特基二極管，提升器件的大功率性能。

此外，本發(fā)明的器件在n^-型的Ga₂O₃層表面刻蝕多個間隔分布的凹槽，并在凹槽內(nèi)部進行AlGaO的生長，使得反偏時耗盡區(qū)增大，峰值電場減小，并且能避免寄生效應。

二.技術方案

根據(jù)上述原理，本發(fā)明Ga₂O₃肖特基二極管器件結構，自下而上包括高摻雜n型Ga₂O₃襯底和低摻雜n型Ga₂O₃外延層，該外延層上淀積有陽極電極，高摻雜襯底的下表面淀積有陰極電極，陽極與外延層接觸的部分形成肖特基接觸，陰極與襯底形成歐姆接觸，其特征在于：