[发明专利]Ga2O3肖特基二极管器件结构及其制作方法

说明书

本发明公开了一种Ga₂O₃肖特基二极管器件结构与制造方法，主要解决现有肖特基二极管器件反向击穿电压低和场板结构存在的寄生电容大的问题。其自下而上，包括阴极电极、高掺杂n型Ga₂O₃衬底、低掺杂n型Ga₂O₃外延层、阳极电极；阳极与外延层接触的部分形成肖特基接触，阴极与衬底形成欧姆接触，低掺杂n型Ga₂O₃外延层上间隔分布有多个凹槽，凹槽的间距在0.3μm～0.5μm范围内依次增加，且第一个凹槽位于阳极边缘的正下方，最后一个凹槽与第一个凹槽的距离为10μm～15μm，凹槽内部外延生长有Al组分大于20％的AlGaO层。本发明提高了反向击穿电压，减小寄生电容，且保持正向特性不变，可用于高速集成电路和微波技术。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种肖特基二极管，用于高速集成电路和微波技术。

背景技术

肖特基二极管是通过金属与半导体之间的接触形成肖特基势垒这一原理制造的，肖特基势垒起到整流的作用。与pn结二极管相比，肖特基二极管具有开启电压更低，开关速度更快的优势，因此广泛应用于高速集成电路、微波技术等领域。但是，由于肖特基二极管的电场主要集中在肖特基接触的边缘区域，当该区域的电场达到材料的击穿场强时，器件容易在该区域发生击穿，而其余区域的电场小于材料的击穿场强。因此，为了提高肖特基二极管的击穿电压，就必须减小肖特基接触边缘区域的电场。

目前提高肖特基二极管击穿电压的方法主要包括添加场板结构等。场板结构是在肖特基接触的金属周围，淀积一层SiO₂，再在SiO₂层上淀积一部分场板金属，使之与中间部分的金属连接起来。这层SiO₂能够使得二极管反偏时集中于易被击穿区域处的部分电力线从半导体表面出发终止于多晶硅和金属场板，从而有效降低肖特基金属边缘与半导体材料接触区域的电场。但由于场板结构引入了介质层，势必会引起寄生效应的增强，导致寄生电容增大。

发明内容

本发明针对上述已有技术的不足，提出一种Ga₂O₃肖特基二极管器件结构及其制作方法，以在提高反向击穿电压的同时避免寄生效应的产生，减小寄生电容。

一.技术原理

Ga₂O₃作为一种氧化物半导体材料，有着广阔的应用前景。Ga₂O₃半导体材料禁带宽度大，约为4.8eV～4.9eV，它属于单斜晶体，外延薄膜的晶格结构完善、均匀，具有优良的光学性能以及稳定的理化性质，是高性能功率器件研制的理想材料，因此在大功率电子器件领域具有一定的应用前景。近年来国内外研究者对其进行了广泛而深入的研究，并取得了卓有成效的研究成果。本发明以Ga₂O₃为材料制作肖特基二极管，提升器件的大功率性能。

此外，本发明的器件在n^-型的Ga₂O₃层表面刻蚀多个间隔分布的凹槽，并在凹槽内部进行AlGaO的生长，使得反偏时耗尽区增大，峰值电场减小，并且能避免寄生效应。

二.技术方案

根据上述原理，本发明Ga₂O₃肖特基二极管器件结构，自下而上包括高掺杂n型Ga₂O₃衬底和低掺杂n型Ga₂O₃外延层，该外延层上淀积有阳极电极，高掺杂衬底的下表面淀积有阴极电极，阳极与外延层接触的部分形成肖特基接触，阴极与衬底形成欧姆接触，其特征在于：