具有斜面终端的沟槽氧化镓异质结二极管制造技术

本发明专利技术涉及一种具有斜面终端的沟槽氧化镓异质结二极管，属于功率半导体器件领域。该异质结二极管包括金属阳区、P++重掺杂金属接触区、P+过渡区、N

【技术实现步骤摘要】
具有斜面终端的沟槽氧化镓异质结二极管


[0001]本专利技术属于功率半导体器件领域，涉及一种具有斜面终端的沟槽氧化镓异质结二极管。

技术介绍

[0002]Ga2O3(氧化镓)拥有超宽禁带宽度、高临界电场，优于Si、SiC和GaN材料，已经成为下一代高功率器件的研究热点。此外，单一的大尺寸晶体Ga2O3衬底的合成和可控浓度的高质量漂移层使该材料成为低成本和大规模器件应用的有前途的候选材料。
[0003]相比于肖特基结，具有双极特性的PN结可以充分发挥出Ga2O3材料高临界击穿电场、宽禁带、大雪崩增益的特点，但是Ga2O3‑
PN结二极管的研制鲜有报道，因为Ga2O3材料难以找到激活能小的受主杂质从而形成具有空穴导电的P型层。现有的方式是通过制备具有异质结结构的异质结二极管(Heterojunction Diodes，HJD)来实现器件的双极传输。NiO具有3.7eV的禁带宽度，与Ga2O3禁带匹配度良好，其掺杂浓度可调，是用来制备异质结功率器件的良好选择，在近几年内得广泛的研究
[0004]Ga2O3具有8MV/cm的临界击穿电场，Ga2O3更适用于超高电压领域，因此氧化镓器件边缘的电场拥挤现象会对器件耐压造成极大的影响，造成器件的提前击穿，Ga2O3功率的性能远远达不到理论值。为了进一步改进二极管以得到更低比导通电阻和更高击穿电压的器件，需要对Ga2O3结构和参数进行优化，所以因此Ga2O3异质结二极管的研究十分具有意义。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种具有斜面终端的沟槽氧化镓异质结二极管器件，利用异质结界面减小导通阻抗，利用斜面终端和沟槽结构，降低台面结构拐角处的峰值电场，改善漂移区内部的电场分布，在器件的导通压降不增大的同时，提高器件的击穿电压，达到器件导通压降和击穿电压的之间良好的折中关系。
[0006]为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种具有斜面终端的沟槽氧化镓异质结二极管，其包括金属阳区1、P++重掺杂金属接触区2、P+过渡区3、N
‑
drift区4、N+buffer区5和金属阴区6。
[0008]其中金属阳区1位于P++重掺杂金属接触区2上表面；P++重掺杂金属接触区2位于金属阳区1下表面和P+过渡区3上表面；P+过渡区3位于P++重掺杂金属接触区2下表面和N
‑
drift区4上表面；N
‑
drift区4位于P+过渡区3下表面和N+buffer区5上表面；N+buffer区5位于N
‑
drift区4下表面和金属阴区6上表面；金属阴区6位于N+buffer区5下表面。
[0009]进一步地，P++重掺杂金属接触区2和P+过渡区3均为斜面终端。
[0010]进一步地，N
‑
drift区4蚀刻有沟槽，且沟槽的深度可调。
[0011]进一步地，P++重掺杂金属接触区2和P+过渡区3为p型NiO。
[0012]进一步地，P++重掺杂金属接触区2掺杂浓度大于P+过渡区3。
[0013]进一步地，金属阳区1采用Au/Ni金属合金；所述金属阴区6采用Au/Ni金属合金。
[0014]本专利技术的有益效果在于：
[0015](1)P+过渡区和N
‑
drift区形成异质结界面可将空穴注入到N
‑
drift区中，器件正向导通下，在电导调制效应下可降低导通阻抗；
[0016](2)P+过渡区的引入改善了NiO和氧化镓异质结界面的峰值电场；同时，通过斜面终端的结构抑制了NiO和氧化镓异质结台面处的峰值电场；
[0017](2)低浓度梯度的P+过渡区可在器件反向耐压时辅助耗尽区的扩展，降低表面电场；
[0018](3)N
‑
drift区的沟槽结构可移除界面处的空间电荷，P+过渡区的耗尽层会在边缘处收缩直到钉扎在结处，实现PN异质结两侧的电荷平衡；
[0019](4)同时，N
‑
drift区4耗尽层会在边缘处扩展来补偿移除的电荷，台面拐角处的空间电荷减少，电场拥挤现象被异质，因此器件的击穿电压得到提高；此外，由于沟槽结构只移除了部分N
‑
drift区，改善了漂移区内的电场分布、对传导电流的有源区影响较小。
[0020]本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
[0021]为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：
[0022]图1为本专利技术沟槽氧化镓异质结二极管的结构示意图；
[0023]图2为沟槽氧化镓异质结二极管实施例尺寸示意图；
[0024]图3为沟槽氧化镓异质结二极管器件的正向导通特性图，(a)T＝300K，沟槽深度从0um增加到7um时，正向电流密度随正向压降变化的示意图；(b)T＝300K，沟槽深度从0um增加到7um时，比导通阻抗随正向压降变化的示意图；
[0025]图4为沟槽氧化镓异质结二极管器件反向击穿特性图，(a)T＝300K，沟槽深度从0um增加到7um时，反向漏电流随反向电压变化的示意图；(b)T＝300K，沟槽深度从0um增加到7um时，沿图1所示切线AA
’
纵向电场分布图；
[0026]图5是沟槽氧化镓异质结二极管器件功率优值随沟槽深度变化的示意图。
[0027]附图标记：1
‑
金属阳区；2
‑
P++重掺杂金属接触区；3
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P+过渡区；4
‑
N
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drift区；5
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N+buffer区；6
‑
金属阴区。
具体实施方式
[0028]以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本专利技术的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0029]其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利技术的限制；为了更好地说明本专利技术的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
[0030]本专利技术实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本专利技术的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有斜面终端的沟槽氧化镓异质结二极管，其特征在于：包括金属阳区(1)、P++重掺杂金属接触区(2)、P+过渡区(3)、N
‑
drift区(4)、N+buffer区(5)和金属阴区(6)；所述金属阳区(1)位于P++重掺杂金属接触区(2)上表面；所述P++重掺杂金属接触区(2)位于金属阳区(1)下表面和P+过渡区(3)上表面；所述P+过渡区(3)位于P++重掺杂金属接触区(2)下表面和N
‑
drift区(4)上表面；所述N
‑
drift区(4)位于P+过渡区(3)下表面和N+buffer区(5)上表面；所述N+buffer区(5)位于N
‑
drift区(4)下表面和金属阴区(6)上表面；所述金属阴区(6)位于N+buff...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄义，王东升，高升，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：