[发明专利]一种SBD器件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种SBD器件及其制备方法，所述SBD器件包括：欧姆接触金属层；衬底，位于所述欧姆接触金属层上；外延层，位于所述衬底上；第一钝化层，位于所述外延层上；金属层，位于所述第一钝化层上；以及第二钝化层，位于所述金属层上。本发明提供的一种SBD器件及其制备方法，通过在垂直型Ga₂O₃ SBD器件中引入多台阶场板结构，不仅解决台阶处电场聚集效应，提高电场调制作用，提升器件击穿电压，而且将器件的电场峰值由表面拉至器件内，降低器件泄漏电流。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种SBD器件及其制备方法。

背景技术

随着能源危机不断增大以及环境问题的日益凸显，以节能减排为核心的技术不断涌现，其中通过改进现有电力系统来提高能源利用率的技术领域最为引人关注。据统计，60％至70％的电能是在低能耗系统中使用的，而其中绝大多数能耗浪费在电力变换和电力驱动中。在提高电力利用效率中起关键作用的是功率器件，也称为电力电子器件。如何降低功率器件的能耗已成为全球性的重要课题。

β-Ga₂O₃作为新近发展起来的一种超宽禁带半导体材料，禁带宽度约为4.8～4.9eV，击穿电场达到8MV/cm，相当于Si的26倍，SiC和GaN的2倍以上。Baliga优值为Si的3000倍；SiC材料的8倍以及GaN材料的4倍；高频Baliga优值为Si材料的150倍；SiC的3倍；以及GaN材料的1.5倍。对于相同耐压等级的单极功率器件，导通电阻可降为SiC的1/10，GaN的1/3，可有效降低器件功耗。理论计算表明，采用30μm厚的n型Ga₂O₃材料制备的垂直型肖特基二极管(SBD)，理论击穿电压可以达到24000V，而且反向恢复电流几乎为零，能够大大降低器件的开关损耗，提高电机驱动器的性能，简化开关电源电路中的保护电路。

由于β-Ga₂O₃材料难以实现p型掺杂，导致垂直型SBD器件无法使用诸如场限环、结终端扩展等终端耐压保护结构，因此垂直型β-Ga₂O₃ SBD器件在如何实现较高击穿电压问题上存在技术难点。除此之外，采用场板结构在一定程度上可提高器件终端耐压保护效率，进而提升器件击穿电压。但对于常规的场板结构而言，其对器件终端电场的调制作用有限，对器件击穿电压的提高并不是很理想，且最高电场分布于器件表面，极易造成器件较大的泄漏电流。因此，开发一种既能有效提高垂直型β-Ga₂O₃ SBD器件击穿电压，又能降低泄漏电流的新型场板结构，对于β-Ga₂O₃ SBD器件的性能提升以及应用具有重要意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供的一种SBD器件及其制备方法，通过在垂直型Ga₂O₃SBD器件中引入多台阶场板结构，不仅解决台阶处电场聚集效应，提高电场调制作用，提升器件击穿电压，而且将器件的电场峰值由表面拉至器件内，降低器件泄漏电流。

为了实现以上目的，本发明采取的一种技术方案是：

一种SBD器件，包括：欧姆接触金属层；衬底，位于所述欧姆接触金属层上，所述衬底为N型重掺杂β-Ga₂O₃材料；外延层，位于所述衬底上，所述外延层具有台阶结构，所述台阶至少两个，所述外延层为N型轻掺杂β-Ga₂O₃材料；第一钝化层，位于所述外延层上，所述第一钝化层上设有肖特基接触窗口，所述肖特基接触窗口竖直向下延伸至所述外延层上表面；金属层，位于所述第一钝化层上，所述肖特基接触窗口被所述金属层覆盖并填充；以及第二钝化层，位于所述金属层上，所述第二钝化层上设有肖特基金属开口；所述肖特基金属开口竖直向下延伸至所述金属层上表面。