高耐压低导通电阻的鳍式氧化镓PN二极管及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高耐压低导通电阻的鳍式氧化镓PN二极管及制备方法，主要解决现有同类器件击穿电压低、导通电阻大的问题。其自下而上包括：阴极(1)、氧化镓衬底(2)、n型氧化镓外延层(3)、半导体层(4)、阳极(5)，该氧化镓外延层上刻蚀多个沟槽形成鳍型结构(6)，该半导体层采用p型半导体材料，且完全沉积在鳍型结构的外部，使其与氧化镓外延层形成PN结二极管；该氧化镓衬底的001晶向与鳍型结构的朝向之间设有20

【技术实现步骤摘要】
高耐压低导通电阻的鳍式氧化镓PN二极管及制备方法


[0001]本专利技术属于宽禁带半导体领域，具体涉及一种鳍式氧化镓PN二极管，可用于制作高耐压大功率电力电子系统。

技术介绍

[0002]Ga2O3材料具有～4.9eV宽的禁带宽度，因此基于其研制的半导体器件具有击穿电场高的特点，在高工作电压电力电子器件方面具有巨大的应用优势。Ga2O3功率半导体器件作为一种非常有潜力的半导体元件，在电路中起到整流、放大、开关的作用，未来可以应用到各种设备的电源、驱动负载以及电子设备的脉冲功率调节系统，在新能源、轨道交通、航空航天领域具有重要的潜在应用价值。空间电推进及电能管理领域对与高性能电力电子器件提出了巨大的需求，氧化镓器件正是满足这一需求的重要选择。
[0003]二极管是Ga2O3电子电力器件主要研究内容之一，在高耐压大功率应用领域，功率二极管器件发挥着至关重要的作用。随着科技的不断进步，对二极管的各方面性能也提出了更高的要求，尤其是反向击穿电压与导通电阻越来越高的要求。二极管器件的反向击穿电压与导通电阻的高低直接影响着器件在实际中的应用。目前氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高耐压低导通电阻的鳍式氧化镓PN二极管，自下而上包括：阴极(1)、氧化镓衬底(2)、n型氧化镓外延层(3)、半导体层(4)、阳极(5)，该n型氧化镓外延层上(3)刻蚀多个沟槽形成鳍型结构(6)，其特征在于：所述半导体层(4)，采用p型半导体材料，且完全沉积在鳍型结构(6)的外部，使其与n型氧化镓外延层(3)形成PN结二极管；所述鳍型结构(6)的朝向为垂直于器件横截面的方向；所述氧化镓衬底(2)的001晶向与鳍型结构(6)的朝向之间设有20
°
～60
°
的夹角，通过改变夹角，提高器件的击穿电压。2.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：半导体层(4)采用的p型半导体材料，选用氧化镍、氧化铜、氧化亚铜、氧化锡和氧化镓中的任意一种。3.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：阴极(1)采用Ti/Au双层金属，且靠近氧化镓衬底(2)的第一层Ti的厚度为10～30nm，第二层Au金属的厚度为250～400nm。4.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：氧化镓衬底(2)的厚度为400～650μm，有效掺杂载流子浓度为10
18
～10
19
cm
‑3，掺杂离子种类为Si离子。5.根据权利要求1所述的二极管，其特征在于：n型氧化镓外延层(3)的厚度为5～15μm，掺杂载流子浓度为10
15
～10
17
cm
‑3，掺杂离子种类为Si离子。6.据权利要求1所述的二极管，其特征在于，PN结二极管阳极(5)采用Ni/Au双层金属，且第一层金属Ni的厚度为45～55nm，第二层金属Au的厚度为300～400nm。7.一种高耐压低导通电阻的鳍式氧化镓PN二极管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)对氧化镓衬底(2)依次进行丙酮
‑
异丙醇
‑
去离子水清洗；2)采用氢化物气相外延技术在清洗后的氧化镓衬底(2)正面生长氧化镓外延层(3)；3)在氩气气氛下采用磁控溅射在氧化镓衬底背面沉积欧姆Ti/Au金属形成阴极(1)，并对其进行欧姆退火处理；4)在退火处理后的n型氧化镓外延层(3)上旋涂光刻胶，利用光刻技术在n型氧化镓外延层(3)的表面上光刻出与氧化镓衬底(2)的001晶向夹角为20
°
～60
°
的鳍型图案，再将其放置于牛津ICP反应腔体内；5)向ICP...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑雪峰，何云龙，张超，洪悦华，张豪，马佩军，马晓华，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：