具有斜面終端的溝槽氧化鎵異質結二極管

本發明屬于功率半導體器件領域，涉及一種具有斜面終端的溝槽氧化鎵異質結二極管。

背景技術：

1、ga2o3(氧化鎵)擁有超寬禁帶寬度、高臨界電場，優于si、sic和gan材料，已經成為下一代高功率器件的研究熱點。此外，單一的大尺寸晶體ga2o3襯底的合成和可控濃度的高質量漂移層使該材料成為低成本和大規模器件應用的有前途的候選材料。

2、相比于肖特基結，具有雙極特性的pn結可以充分發揮出ga2o3材料高臨界擊穿電場、寬禁帶、大雪崩增益的特點，但是ga2o3-pn結二極管的研制鮮有報道，因為ga2o3材料難以找到激活能小的受主雜質從而形成具有空穴導電的p型層。現有的方式是通過制備具有異質結結構的異質結二極管(heterojunction?diodes，hjd)來實現器件的雙極傳輸。nio具有3.7ev的禁帶寬度，與ga2o3禁帶匹配度良好，其摻雜濃度可調，是用來制備異質結功率器件的良好選擇，在近幾年內得廣泛的研究

3、ga2o3具有8mv/cm的臨界擊穿電場，ga2o3更適用于超高電壓領域，因此氧化鎵器件邊緣的電場擁擠現象會對器件耐壓造成極大的影響，造成器件的提前擊穿，ga2o3功率的性能遠遠達不到理論值。為了進一步改進二極管以得到更低比導通電阻和更高擊穿電壓的器件，需要對ga2o3結構和參數進行優化，所以因此ga2o3異質結二極管的研究十分具有意義。

技術實現思路

1、有鑒于此，本發明的目的在于提供一種具有斜面終端的溝槽氧化鎵異質結二極管器件，利用異質結界面減小導通阻抗，利用斜面終端和溝槽結構，降低臺面結構拐角處的峰值電場，改善漂移區內部的電場分布，在器件的導通壓降不增大的同時，提高器件的擊穿電壓，達到器件導通壓降和擊穿電壓的之間良好的折中關系。

2、為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、一種具有斜面終端的溝槽氧化鎵異質結二極管，其包括金屬陽區1、p++重摻雜金屬接觸區2、p+過渡區3、n-drift區4、n+buffer區5和金屬陰區6。

4、其中金屬陽區1位于p++重摻雜金屬接觸區2上表面；p++重摻雜金屬接觸區2位于金屬陽區1下表面和p+過渡區3上表面；p+過渡區3位于p++重摻雜金屬接觸區2下表面和n-drift區4上表面；n-drift區4位于p+過渡區3下表面和n+buffer區5上表面；n+buffer區5位于n-drift區4下表面和金屬陰區6上表面；金屬陰區6位于n+buffer區5下表面。

5、進一步地，p++重摻雜金屬接觸區2和p+過渡區3均為斜面終端。

6、進一步地，n-drift區4蝕刻有溝槽，且溝槽的深度可調。

7、進一步地，p++重摻雜金屬接觸區2和p+過渡區3為p型nio。

8、進一步地，p++重摻雜金屬接觸區2摻雜濃度大于p+過渡區3。

9、進一步地，金屬陽區1采用au/ni金屬合金；所述金屬陰區6采用au/ni金屬合金。

10、本發明的有益效果在于：

11、(1)p+過渡區和n-drift區形成異質結界面可將空穴注入到n-drift區中，器件正向導通下，在電導調制效應下可降低導通阻抗；

12、(2)p+過渡區的引入改善了nio和氧化鎵異質結界面的峰值電場；同時，通過斜面終端的結構抑制了nio和氧化鎵異質結臺面處的峰值電場；

13、(2)低濃度梯度的p+過渡區可在器件反向耐壓時輔助耗盡區的擴展，降低表面電場；

14、(3)n-drift區的溝槽結構可移除界面處的空間電荷，p+過渡區的耗盡層會在邊緣處收縮直到釘扎在結處，實現pn異質結兩側的電荷平衡；

15、(4)同時，n-drift區4耗盡層會在邊緣處擴展來補償移除的電荷，臺面拐角處的空間電荷減少，電場擁擠現象被異質，因此器件的擊穿電壓得到提高；此外，由于溝槽結構只移除了部分n-drift區，改善了漂移區內的電場分布、對傳導電流的有源區影響較小。

16、本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。

技術特征：

1.一種具有斜面終端的溝槽氧化鎵異質結二極管，其特征在于：包括金屬陽區(1)、p++重摻雜金屬接觸區(2)、p+過渡區(3)、n-drift區(4)、n+buffer區(5)和金屬陰區(6)；

2.根據權利要求1所述的氧化鎵異質結二極管，其特征在于：所述p++重摻雜金屬接觸區(2)和p+過渡區(3)均為斜面終端。

3.根據權利要求1所述的氧化鎵異質結二極管，其特征在于：所述n-drift區(4)蝕刻有溝槽。

4.根據權利要求2所述的氧化鎵異質結二極管，其特征在于：所述溝槽的深度能根據需要調整。

5.根據權利要求1所述的氧化鎵異質結二極管，其特征在于：所述p++重摻雜金屬接觸區(2)和p+過渡區(3)為p型nio。

6.根據權利要求1所述的氧化鎵異質結二極管，其特征在于：所述p++重摻雜金屬接觸區(2)摻雜濃度大于p+過渡區(3)。

7.根據權利要求1所述的氧化鎵異質結二極管，其特征在于：所述金屬陽區(1)采用au/ni金屬合金；所述金屬陰區(6)采用au/ni金屬合金。

技術總結
本發明涉及一種具有斜面終端的溝槽氧化鎵異質結二極管，屬于功率半導體器件領域。該異質結二極管包括金屬陽區、P++重摻雜金屬接觸區、P+過渡區、N?drift區、N+buffer區和金屬陰區。其中金屬陰區、N+buffer區、N?drift區、P+過渡區、P++重摻雜金屬接觸區、金屬陽區從下至上依次層疊。P++重摻雜金屬接觸區和P+過渡區為斜面終端，N?drift區蝕刻有溝槽結構。本發明改善了NiO和氧化鎵異質結界面的峰值電場，抑制了NiO和氧化鎵異質結臺面處的峰值電場，并且改善了漂移區內的電場分布。

技術研發人員：黃義,王東升,高升
受保護的技術使用者：重慶郵電大學
技術研發日：
技術公布日：2024/1/13