[发明专利]基于P型区的异质结势垒肖特基二极管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于P型区的异质结势垒肖特基二极管及其制备方法，该二极管自下而上依次包括阴极、n⁺‑Ga₂O₃衬底层、n^‑‑Ga₂O₃漂移层、P型区、阳极，其中，所述n^‑‑Ga₂O₃漂移层的上表面设有若干多阶斜槽形结构，所述P型区位于所述多阶斜槽形结构内；所述阳极位于所述n^‑‑Ga₂O₃漂移层和所述P型区上方。其中，P型区采用氮化镓材料。本发明通过采用多阶斜槽结构形成P型区，增大了P型区与漂移层的接触面积，使得pn结对电场的调制作用更加明显，利用产生的横向PN结分散肖特基结边缘处的电场，使器件具有更平滑的等电位轮廓，电场分布更加均匀，有效地缓和了电场集中，提升了器件的击穿电压，同时以P型GaN作为P型区规避了P型Ga₂O₃制备困难的问题。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种基于P型区的异质结势垒肖特基二极管及其制备方法。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)由于其超宽带隙(约4.9eV)、可控掺杂和大尺寸晶圆的使用，已经成为未来电力电子领域一种具有前途的半导体。Ga₂O₃理论临界击穿场强高达8MV/cm，电子迁移率超过200cm²/(V·s)，使得Ga₂O₃的功率品质因数超过Si、GaN和SiC。

在电力电子器件当中，垂直型肖特基二极管可实现较高的击穿电压，并且无少数载流子存储效应，展现出优异的功率特性和频率特性。但由于肖特基二极管的击穿主要发生在电场分布集中的肖特基结的边缘，故需要有效的终端技术，调节肖特基结处电场分布。

目前，在肖特基金属下引入P型区域形成结势垒肖特基二极管是一种有效的终端技术。但Ga₂O₃存在n型背景载流子的自补偿效应、缺少浅能级受主，P型Ga₂O₃难以制备。同时目前报道的Ga₂O₃异质结势垒肖特基二极管击穿电压有进一步提升的空间。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于P型区的异质结势垒肖特基二极管及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于P型区的异质结势垒肖特基二极管，自下而上依次包括：阴极、n⁺-Ga₂O₃衬底层、n^--Ga₂O₃漂移层、P型区、阳极，其中，

所述n^--Ga₂O₃漂移层的上表面设有若干多阶斜槽形结构，所述P型区位于所述多阶斜槽形结构内部；

所述阳极位于所述n^--Ga₂O₃漂移层和所述P型区上方。

在本发明的一个实施例中，所述多阶斜槽形结构的每一阶斜槽的倾斜角自上而下依次减小。

在本发明的一个实施例中，所述多阶斜槽形结构为二阶斜槽，其包括位于上方的第一倒梯形和位于下方的第二倒梯形；其中，

所述第一倒梯形的上底横向长度为0.5～5μm，深度为0.2～3μm，倾斜角α为30°～80°；

所述第二倒梯形的深度为0.2～2μm，倾斜角δ为10°～60°。

在本发明的一个实施例中，所述P型区的材料为氮化镓。