带复合终端的高耐压Ga2O3垂直功率二极管及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种带复合终端的高耐压Ga<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;垂直功率二极管及制备方法，解决了现有氧化镓功率二极管中由于电流集边效应与电场集中效应而导致反向泄漏电流过大的问题。本发明专利技术自下而上包括：阴极、衬底、外延层、离子注入区、介质层、覆盖在介质层之上的p型NiO薄膜层、覆盖在器件表面的阳极金属层。制备步骤有：清洗外延片、制作阴极、光刻形成待离子注入区域、离子注入、淀积介质层、淀积p型NiO薄膜、淀积阳极金属层。本发明专利技术在氧化镓功率二极管中引入介质层边缘终端和离子注入边缘终端，并将p型NiO薄膜淀积在介质层之上，显著降低反向漏电，大幅提高器件耐压，在大功率、军工等领域应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体器件，主要涉及高性能的氧化镓器件，具体是一种带复合终端的高耐压ga2o3垂直功率二极管及制备方法，可用于制备高耐压，低泄漏电流的氧化镓器件，本专利技术中的二极管可用于大功率高压领域。

技术介绍

1、氧化镓共分为α、β、γ、δ和ε五种晶型，其中单斜的β-ga2o3具有最好的热稳定性且易于生产，因此受到广泛研究。β-ga2o3的禁带宽度为4.6ev-4.9ev，临界击穿场强约为8mv/cm，是si的20倍以上，是sic和gan的两倍多，电子迁移率在300k时为250-300cm2/vs，饱和电子速率为2×107cm/s。由于上述优越的性质，β-ga2o3的巴利加优值达到了3000以上，远超第三代半导体4h-sic和gan。基于β-ga2o3的功率半导体器件在高频、高压、大功率应用中具有很大潜能。

2、目前市面上的ga2o3材料，通常以sn元素作为n型掺杂，且sn可以对n-ga2o3晶体的载流子进行较大范围内的调控。而在β-ga2o3中，由于ga和o空位的自补偿作用、各种杂质掺杂形成的深受主能级、掺杂剂溶解度低等因素，p型掺杂较难本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种带复合终端的高耐压Ga2O3垂直功率二极管，自下而上设有：阴极、衬底、外延层、p型NiO薄膜层、覆盖在器件表面的阳极金属层，其特征在于：所述外延层为n-Ga2O3材料外延层，外延层顶端设有沿周边向内侧延伸的环形离子注入区，在离子注入区和p型NiO薄膜层之间设有与p型NiO薄膜层同面积的介质层，从俯视角度来看，离子注入区、介质层和NiO薄膜层都为同心圆环结构，介质层的内圆直径略小于离子注入区，p型NiO薄膜层的内圆直径与介质层的内圆直径相同；介质层和n-Ga2O3外延层顶端的离子注入区作为本器件的两种边缘终端，整体构成高耐压、低漏电、低功耗的Ga2O3垂直功率二极管。

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【技术特征摘要】

1.一种带复合终端的高耐压ga2o3垂直功率二极管，自下而上设有：阴极、衬底、外延层、p型nio薄膜层、覆盖在器件表面的阳极金属层，其特征在于：所述外延层为n-ga2o3材料外延层，外延层顶端设有沿周边向内侧延伸的环形离子注入区，在离子注入区和p型nio薄膜层之间设有与p型nio薄膜层同面积的介质层，从俯视角度来看，离子注入区、介质层和nio薄膜层都为同心圆环结构，介质层的内圆直径略小于离子注入区，p型nio薄膜层的内圆直径与介质层的内圆直径相同；介质层和n-ga2o3外延层顶端的离子注入区作为本器件的两种边缘终端，整体构成高耐压、低漏电、低功耗的ga2o3垂直功率二极管。

2.根据权利要求1所述带复合终端的高耐压ga2o3垂直功率二极管，其特征在于，所述n-ga2o3外延层厚度为5μm-10μm；所述外延层顶部的离子注入区深度为300nm-800nm，俯视形状为环宽为3μm-18μm的圆环状；离子注入的类型或为n、p离子注入，或为mg离子注入；所述离子注入区顶部介质层的材料或采用sio2，或采用al2o3，厚度为20nm-100nm，俯视形状为环宽为4μm-20μm的圆环状；介质层顶部的nio薄膜层厚度为200nm-400nm，俯视形状与介质层相同。

3.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鹏飞，韩乐，周弘，张进成，张苇杭，刘志宏，赵江涵，
申请(专利权)人：西安电子科技大学广州研究院，
类型：发明
国别省市：