【技术实现步骤摘要】
本专利技术特别涉及一种垂直结构半导体电子器件及其制备方法，属于半导体。
技术介绍
1、在现代社会中，电力电子技术是实现各种能源与电能转换和利用的核心，也国民经济和国家安全领域的基础和重要支柱，电力电子器件在电力电子
的应用和市场中起着决定性作用，它是弱电控制与强电运行之间的桥梁，是信息技术与先进制造技术，传统和现代产业实现自动化、智能化、节能化、机电一体化的基础支撑。随着高压变频、交流传动机车/动车组、城市轨道交通、电动/混合动力汽车、通讯及新一代数据中心服务器、无线通讯、无人机等无线技术的不断发展，迫切需要更高性能的电力电子器件满足其发展需求。
2、一般来讲，任何固态能量转换系统都是由电路组成，开关电源作为能量转换的基石，被广泛植入在这些电路中。如果在能量转换领域中把开关器件实现高效节能，能把整个系统的损耗降低，同时还可节省成本。因此，要实现一个零损耗的系统，首先从制作一个零损耗的功率开关开始。而要实现一个零损耗功率开关，关键在于找到一种合适的半导体材料，使得处于开启状态下开关的电阻几乎为零。
3、当前技术最为成熟的硅(si)基功率器件已经达到硅材料极限，也更难实现高击穿电压，低导通电阻，大电流，耐高温，小型化的电子器件的需求与发展趋势，新型的超宽带隙半导体(ga2o3)材料与器件相较于传统的半导体材料有很大的优势，特别适用于高压、大功率和高温应用，是电力电子应用最具潜力的材料之一。
4、目前，场效应晶体管(field effect transistor，fet)主要有两种结构类型的：
5、此外，在水平式器件中高电场区域位于靠近漏极一侧的栅极边缘，由于高电场将电子注入表面存在的陷阱中，从而造成电流的崩塌，这一严重的可靠性问题进一步限制了横向器件在高压领域的应用。
6、另外，氧化镓(ga2o3)作为最近兴起的新型超宽禁带半导体材料在半导体领域备受瞩目。β-ga2o3通常是绝缘体，在室温下具有4.5～4.9ev的禁带宽度。但是，由于β-ga2o3是一种阴离子密堆积结构，在b轴方向上由排列gao6的八面体构成的双链，通过gao4的六面体连接链与链，这种结构便于自由电子运动迁移，因此β-ga2o3通常呈n型半导体，这对氧化镓的电学性能有着比较大的影响。ga2o3具有比sic等其他第三代半导体材料更优异的耐高压特性，其baliga值比gan高大约4倍，比sic高9倍多。同时，氧化镓单晶衬底可以通过熔融法制备，这让未来氧化镓同质衬底的成本有望降到sic衬底的四分之一。因此垂直型氧化镓场效应管有着广阔的应用前景。
7、cn110634950a中公开了一种氧化镓垂直结构半导体电子器件，其公开了通过离子注入在材料内部实现部分钝化，让电流通孔周围的氧化镓材料从n型变为高阻或者p型，中间通孔部分为未注入的n型氧化镓，从而获得电子阻挡层。而离子注入时不可避免的会给材料内部及整个注入区域带来的无法完全修复的离子注入损伤，这些损伤就会导致器件在承受关态耐压时发生提前击穿，大大影响了器件性能和可靠性。目前报道的离子注入制备电子阻挡层结构的垂直型氧化镓mosfet击穿电压不到300v，远低于其他结构的氧化镓mosfet2000～3000v的击穿电压的报道。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的在于提供一种垂直结构半导体电子器件及其制备方法，从而克服现有技术中的不足。
2、为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
3、本专利技术一方面提供了一种垂直结构半导体电子器件，包括：
4、半导体结构，包括导电层、电流通道层、反型层和沟道层，所述导电层、电流通道层和沟道层沿指定方向依次设置，所述电流通道层的第一区域中形成有电流通道，所述反型层至少局部是由电流通道层的第二区域被热氧化形成，所述第二区域环绕第一区域设置；
5、以及，源极、漏极和栅极，所述源极和栅极设置在沟道层上，所述漏极与导电层电连接；
6、其中，所述电流通道层、导电层及沟道层均是第一导电类型的，所述反型层是第二导电类型的。
7、本专利技术一方面提供了一种垂直结构半导体电子器件的制备方法，包括制作半导体结构的步骤以及制作与半导体结构配合的源极、漏极和栅极的步骤；其特征在于，所述制作半导体结构的步骤包括：
8、在衬底上依次生长导电层和电流通道层；
9、在所述电流通道层的第一区域上设置掩膜层，并对所述电流通道层的第二区域进行热氧化处理，从而在所述第二区域内形成反型层，所述第二区域环绕第一区域设置，所述第一区域中形成有电流通道；
10、去除所述掩膜层，并在所述电流通道层上生长沟道层；
11、其中，所述衬底、导电层和反型层的材质均为氧化镓，所述电流通道层的材质包括氮化镓或砷化镓；所述衬底、电流通道层、导电层及沟道层均是第一导电类型的，所述反型层是第二导电类型的。
12、本专利技术一方面提供了一种垂直结构半导体电子器件的制备方法，其特征在于包括：
13、制作半导体结构的步骤，包括：
14、在衬底上依次生长导电层、电流通道层和沟道层；
15、在所述沟道层的栅极区域上设置作为掩膜层的绝缘栅层，所述栅极区域位于电流通道层的第一区域的正上方，并对所述电流通道层的第二区域进行热氧化处理，从而在所述第二区域内形成反型层，所述第二区域环绕第一区域设置，所述第一区域中形成有电流通道；
16、制作源极、漏极和栅极的步骤，包括：在所述绝缘栅层上设置栅极，在所述沟道层上设置源极，以及，将所述漏极与导电层电连接；
17、其中，所述衬底、导电层、沟道层、反型层的材质均为氧化镓，所述电流通道层的材质包括氮化镓或砷化镓；所述衬底、电流通道层、导电层及沟道层均是第一导电类型的，所述反型层是第二导电类型的。
18、与现有技术相比，本专利技术的优点包括：
19、1)本专利技术提供的一种垂直结构半导体电子器件的制备方法，通过热氧化法形成的p型氧化镓反型层作为电子阻挡结构，p型氧化镓反型层的位错密度更低，晶体质量更好，可以有效提高器件的击穿电压；
20、2)本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种垂直结构半导体电子器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的垂直结构半导体电子器件，其特征在于：所述导电层、沟道层、反型层的材质均为氧化镓，所述电流通道层的材质包括氮化镓或砷化镓。
3.根据权利要求1所述的垂直结构半导体电子器件，其特征在于，还包括：衬底，所述导电层、电流通道层和沟道层依次生长于衬底的第一面，所述漏极与衬底的第二面形成欧姆接触，所述第二面与第一面相背设置；
4.根据权利要求1所述的垂直结构半导体电子器件，其特征在于：所述第一导电类型、第二导电类型分别为N型、P型。
5.根据权利要求1所述的垂直结构半导体电子器件，其特征在于，还包括：绝缘栅层，所述绝缘栅层分布于栅极和沟道层之间；
6.根据权利要求1所述的垂直结构半导体电子器件，其特征在于：所述垂直结构半导体电子器件包括MOSFET器件。
7.一种垂直结构半导体电子器件的制备方法，包括制作半导体结构的步骤以及制作与半导体结构配合的源极、漏极和栅极的步骤；其特征在于，所述制作半导体结构的步骤包括：
8.根据权利要求7所述
9.一种垂直结构半导体电子器件的制备方法，其特征在于包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述热氧化处理的温度为500-1500℃，氧化分压为10-10-10个大气压；
...【技术特征摘要】
1.一种垂直结构半导体电子器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的垂直结构半导体电子器件，其特征在于：所述导电层、沟道层、反型层的材质均为氧化镓，所述电流通道层的材质包括氮化镓或砷化镓。
3.根据权利要求1所述的垂直结构半导体电子器件，其特征在于，还包括：衬底，所述导电层、电流通道层和沟道层依次生长于衬底的第一面，所述漏极与衬底的第二面形成欧姆接触，所述第二面与第一面相背设置；
4.根据权利要求1所述的垂直结构半导体电子器件，其特征在于：所述第一导电类型、第二导电类型分别为n型、p型。
5.根据权利要求1所述的垂直结构半导体电子器件，其特征在于，还包括：绝缘栅层，所述绝缘栅层分布于栅极和沟...
【专利技术属性】
技术研发人员：张晓东，范亚明，黄蓉，曾中明，张宝顺，
申请(专利权)人：江西省纳米技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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