[發明專利]氧化鎵肖特基二極管及其制備方法有效

申請號：	202010013555.5	申請日：	2020-01-07
公開（公告）號：	CN111192926B	公開（公告）日：	2021-09-03
發明（設計）人：	呂元杰;王元剛;周幸葉;劉宏宇;宋旭波;梁士雄;徐森鋒;付興昌;馮志紅	申請（專利權）人：	中國電子科技集團公司第十三研究所
主分類號：	H01L29/872	分類號：	H01L29/872;H01L21/335;H01L29/06
代理公司：	石家莊國為知識產權事務所 13120	代理人：	秦敏華
地址：	050051 ***	國省代碼：	河北;13
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摘要：
搜索關鍵詞：	氧化鎵肖特基二極管及其制備方法
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【說明書】：

本發明適用于半導體技術領域，提供了一種氧化鎵肖特基二極管及其制備方法，該氧化鎵肖特基二極管由下至上包括陰極金屬，高摻雜氧化鎵襯底，低摻雜氧化鎵外延層，陽極金屬、圍繞陽極金屬的鈍化介質層，以及，覆蓋于陽極金屬之上的場板金屬；其中，所述鈍化介質層內含有氟負離子。本發明可以提高氧化鎵肖特基二極管器件的擊穿特性。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，尤其涉及一種氧化鎵肖特基二極管及其制備方法。

背景技術

目前，以氧化鎵為代表的超寬禁帶電力電子器件近年來逐漸成為功率半導體器件的重要發展領域，并有望某些特定領域取代傳統硅基功率器件。

超寬禁帶氧化鎵作為一種新的半導體材料，在擊穿場強、巴利加(Baliga) 優值和成本等方面優勢突出。國際上通常采用巴利加(Baliga)優值來表征材料適合功率器件的程度。例如，β-Ga₂O₃材料巴利加優值是GaN材料的4倍，是SiC材料的10倍，是Si材料的3444倍。β-Ga₂O₃功率器件與GaN和SiC器件相同耐壓情況下，導通電阻更低，功耗更小，能夠極大地降低器件工作時的電能損耗。

最近3年，氧化鎵肖特基二極管(Ga₂O₃SBD)器件性能得到大幅提升。 2016年，日本FLOSFIA公司開發出耐壓為531V、導通電阻僅為0.1mΩ.cm²的Ga₂O₃SBD器件，相同耐壓下導通電阻低于SiC二極管理論值；2017年日本信息通信研究機構(NICT)采用場板結構，降低峰值電場，制備出耐壓為1076V 的縱向β-Ga₂O₃SBD，導通電阻為5.1mΩ.cm²；2017年，美國俄亥俄州立大學采用“梯形”場板結構研制的β-Ga₂O₃SBD，擊穿電壓約為190V，峰值擊穿場強達到5.9MV/cm，遠大于SiC的擊穿場強理論極限值(3.18MV/cm)，充分證明了Ga₂O₃材料具有高耐壓的優勢；2018年康奈爾大學采用凹槽結構，降低表面電場，實現2440V垂直結構β-Ga₂O₃SBD器件，為已報道垂直結構Ga₂O₃ SBD器件最高水平；2018年中國電子科技集團公司第十三研究所基于HVPE (001)晶向生長的β-Ga₂O₃外延片，研制出900V垂直結構β-Ga₂O₃SBD器件，導通電阻低至3.5mΩ.cm2；2019年9月美國弗吉尼亞理工大學采用小角度傾斜場板結構制備的垂直型Ga₂O₃SBD功率器件，巴利加優值達到0.6GW/cm²； 2019年西安電子科技大學采用Mg離子注入終端結構，實現擊穿電壓1600V，導通電阻5.1mΩ.cm²垂直結構β-Ga₂O₃SBD器件。