[發(fā)明專利]基于P型區(qū)的異質(zhì)結(jié)勢壘肖特基二極管及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210190201.7
• 申請日: 2022-02-28
• 公開（公告）號(hào): CN114823922A
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張濛;賈富春;常青原;楊凌;侯斌;武玫;宓珉瀚;馬曉華;郝躍
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/872
• 分類號(hào): H01L29/872;H01L29/267;H01L29/06;H01L21/329
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 王萌

本發(fā)明公開了一種基于P型區(qū)的異質(zhì)結(jié)勢壘肖特基二極管及其制備方法，該二極管自下而上依次包括陰極、n⁺?Ga₂O₃襯底層、n^??Ga₂O₃漂移層、P型區(qū)、陽極，其中，所述n^??Ga₂O₃漂移層的上表面設(shè)有若干多階斜槽形結(jié)構(gòu)，所述P型區(qū)位于所述多階斜槽形結(jié)構(gòu)內(nèi)；所述陽極位于所述n^??Ga₂O₃漂移層和所述P型區(qū)上方。其中，P型區(qū)采用氮化鎵材料。本發(fā)明通過采用多階斜槽結(jié)構(gòu)形成P型區(qū)，增大了P型區(qū)與漂移層的接觸面積，使得pn結(jié)對電場的調(diào)制作用更加明顯，利用產(chǎn)生的橫向PN結(jié)分散肖特基結(jié)邊緣處的電場，使器件具有更平滑的等電位輪廓，電場分布更加均勻，有效地緩和了電場集中，提升了器件的擊穿電壓，同時(shí)以P型GaN作為P型區(qū)規(guī)避了P型Ga₂O₃制備困難的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于微電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于P型區(qū)的異質(zhì)結(jié)勢壘肖特基二極管及其制備方法。

背景技術(shù)

氧化鎵(Ga₂O₃)由于其超寬帶隙(約4.9eV)、可控?fù)诫s和大尺寸晶圓的使用，已經(jīng)成為未來電力電子領(lǐng)域一種具有前途的半導(dǎo)體。Ga₂O₃理論臨界擊穿場強(qiáng)高達(dá)8MV/cm，電子遷移率超過200cm²/(V·s)，使得Ga₂O₃的功率品質(zhì)因數(shù)超過Si、GaN和SiC。

在電力電子器件當(dāng)中，垂直型肖特基二極管可實(shí)現(xiàn)較高的擊穿電壓，并且無少數(shù)載流子存儲(chǔ)效應(yīng)，展現(xiàn)出優(yōu)異的功率特性和頻率特性。但由于肖特基二極管的擊穿主要發(fā)生在電場分布集中的肖特基結(jié)的邊緣，故需要有效的終端技術(shù)，調(diào)節(jié)肖特基結(jié)處電場分布。

目前，在肖特基金屬下引入P型區(qū)域形成結(jié)勢壘肖特基二極管是一種有效的終端技術(shù)。但Ga₂O₃存在n型背景載流子的自補(bǔ)償效應(yīng)、缺少淺能級(jí)受主，P型Ga₂O₃難以制備。同時(shí)目前報(bào)道的Ga₂O₃異質(zhì)結(jié)勢壘肖特基二極管擊穿電壓有進(jìn)一步提升的空間。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種基于P型區(qū)的異質(zhì)結(jié)勢壘肖特基二極管及其制備方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于P型區(qū)的異質(zhì)結(jié)勢壘肖特基二極管，自下而上依次包括：陰極、n⁺-Ga₂O₃襯底層、n^--Ga₂O₃漂移層、P型區(qū)、陽極，其中，

所述n^--Ga₂O₃漂移層的上表面設(shè)有若干多階斜槽形結(jié)構(gòu)，所述P型區(qū)位于所述多階斜槽形結(jié)構(gòu)內(nèi)部；

所述陽極位于所述n^--Ga₂O₃漂移層和所述P型區(qū)上方。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多階斜槽形結(jié)構(gòu)的每一階斜槽的傾斜角自上而下依次減小。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多階斜槽形結(jié)構(gòu)為二階斜槽，其包括位于上方的第一倒梯形和位于下方的第二倒梯形；其中，

所述第一倒梯形的上底橫向長度為0.5～5μm，深度為0.2～3μm，傾斜角α為30°～80°；

所述第二倒梯形的深度為0.2～2μm，傾斜角δ為10°～60°。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述P型區(qū)的材料為氮化鎵。