【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体，具体为一种氧化镓二极管的钝化结构及其制备方法。
技术介绍
1、随着国家新能源产业的发展，需要更高性能、更高可靠性的功率半导体器件。氧化镓作为一种新型超宽禁带半导体材料，凭借其超宽的禁带宽度、低成本的熔融单晶生长方法，使得其能够成为下一代制备高性能功率器件的优选材料之一。当前氧化镓二极管的击穿电压仍有待提高，距离其理论性能还有较大差距。提高击穿电压的主要手段为引入各种终端结构，从而缓解电场集聚问题，降低峰值电场强度。其中刻蚀台面终端结构由于具有明显电场调控效果以及较大的电流导通通路，在氧化镓二极管的性能提升以及工程化应用方面具有可观的前景。
2、目前氧化镓的台面结构需要使用干法或湿法刻蚀手段来形成，使得台面侧壁存在悬挂键以及刻蚀损伤引入的固定电荷等非理想因素，这将对器件(即氧化镓二极管)的阻断性能和稳定性造成影响。为解决这一问题，需要对氧化镓的台面侧壁进行钝化。现有技术中一般都对台面结构沉积氧化硅、氮化硅、氧化铝等薄膜完成器件的钝化，然而沉积的氧化硅、氮化硅、氧化铝等电解质材料往往存在质量问题，无法实现对氧化镓二极管进行有效钝化，导致钝化后的器件通过刻蚀后的氧化镓二极管存在额外的导电通道，器件反向工作时漏电增加，从而使得器件的稳定性较差。
技术实现思路
1、为解决现有技术中沉积的氧化硅、氮化硅、氧化铝等电解质材料因存在质量问题而无法实现对氧化镓二极管进行有效钝化，导致钝化后的器件通过刻蚀导致氧化镓二极管存在额外的导电通道，器件反向工作时漏电增加，从而
2、为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：一种氧化镓二极管的钝化结构，包括氧化镓衬底层、氧化镓外延层、阴极电极、阳极电极以及p型半导体一，所述氧化镓外延层为凸起状结构，且其下底面生长于所述氧化镓衬底层的一侧上；所述氧化镓外延层设有侧面和端面，所述侧面的一端与所述氧化镓外延层的上底面相交，所述侧面的另一端与所述端面相交；所述阴极电极生长于所述氧化镓衬底层远离所述氧化镓外延层的一侧上；所述阳极电极生长于所述氧化镓外延层的上底面上；所述p型半导体一包裹于所述侧面外，且所述p型半导体一的一端朝着所述阳极电极延伸，一直延伸至覆盖所述阳极电极并与所述阳极电极连接，所述p型半导体一与所述阳极电极连接形成等势体；所述p型半导体一的另一端沿着所述端面向外延伸，所述p型半导体一得以将所述侧面的电场沿着所述端面向外拓展；所述p型半导体一与所述氧化镓外延层之间形成pn结，用于耗尽所述侧面以及所述端面产生的电荷。
3、作为上述方案的进一步改进，所述氧化镓二极管的钝化结构还包括p型半导体二，所述p型半导体二生长于所述氧化镓外延层以及所述阳极电极之间。
4、作为上述方案的进一步改进，所述p型半导体一为氧化镍、氧化铜、氧化锡中任意一种。
5、作为上述方案的进一步改进，所述p型半导体一与所述p型半导体二为同一种p型半导体。
6、作为上述方案的进一步改进，所述p型半导体一与所述p型半导体二为不同种p型半导体。
7、作为上述方案的进一步改进，所述p型半导体一的生长温度小于等于150℃。
8、作为上述方案的进一步改进，所述p型半导体一的生长方式包括但不限于磁控溅射、电子束蒸发、原子层沉积中任意一种。
9、作为上述方案的进一步改进，所述p型半导体一的厚度为500nm，所述p型半导体一生长在所述阳极电极上的那部分的长度为10μm，所述p型半导体一在所述端面上的延伸长度为30μm。
10、作为上述方案的进一步改进，所述氧化镓衬底层的浓度为5e18 cm-3，厚度为500μm。
11、作为上述方案的进一步改进，所述氧化镓外延层的浓度1e16 cm-3，厚度为10μm。
12、一种氧化镓二极管的钝化结构的制备方法，包括以下步骤：
13、s1，对氧化镓晶片进行有机超声清洗，所述氧化镓晶片包括所述的氧化镓衬底层以及氧化镓外延层，再对所述氧化镓晶片进行酸洗；
14、s2，在所述氧化镓晶片的背面生长阴极金属，形成阴极电极，使得所述阴极电极与氧化镓晶片形成欧姆接触；
15、s3，先对所述氧化镓晶片采用光刻手段图形化，再在所述氧化镓晶片的正面生长阳极金属，形成阳极电极，使得所述阳极电极与所述氧化镓晶片形成肖特基接触；或s3为：对所述步骤s2中的所述氧化镓晶片采用光刻手段图形化，再在所述氧化镓晶片的正面生长p型半导体二，随后在所述p型半导体二远离所述氧化镓晶片的一侧上生长阳极金属，形成阳极电极，使得所述阳极电极与所述p型半导体二之间形成欧姆接触。
16、s4，以所述步骤s3中的阳极金属为刻蚀掩模对所述步骤s3中的氧化镓晶片进行自对准刻蚀，得到凸起状结构的所述氧化镓晶片；
17、s5，对所述步骤s4的氧化镓晶片采用光刻手段图形化，再在所述侧面上生长所述p型半导体一，且所述p型半导体一的一端朝着所述阳极电极延伸，一直延伸至覆盖所述阳极电极并与所述阳极电极连接，另一端沿着所述端面向外延伸，得到氧化镓二极管的钝化结构。
18、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s1中用食人鱼溶液对所述氧化镓晶片进行酸洗，酸洗时间为15min，所述食人鱼溶液为h2so4：h2o2：h2o＝4：1：1。
19、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s2为用电子束蒸发设备在所述氧化镓晶片的背面沉积阴极金属形成阴极电极，所述阴极电极与所述氧化镓衬底层形成欧姆接触。
20、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s3为用电子束蒸发设备在所述氧化镓外延层的上方沉积阳极金属形成阳极电极，所述阳极电极与所述氧化镓外延层形成肖特基接触。
21、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s3中p型半导体二通过磁控溅射设备生长在所述氧化镓晶片的正面。
22、作为上述方案的进一步改进，所述阳极电极通过在所述p型半导体二的上方沉积阳极金属制得，所述阳极电极与所述p型半导体二形成欧姆接触。
23、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s4中用感应耦合等离子体刻蚀机并以所述步骤s3中的阳极金属为刻蚀掩模对所述氧化镓晶片进行自对准刻蚀；其中，刻蚀深度为0.5μm，所述感应耦合等离子体刻蚀机的射频功率为30w，所述感应耦合等离子体刻蚀机的功率为900w，腔室压强为5mtorr，bcl3的流量为35sccm，ar的流量为5sccm，腔室温度为20℃～150℃。
24、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s5中p型半导体一通过磁控溅射设备生长于所述侧面上，且所述磁控溅射设备的功率为200w，氩气的流量为35.8sccm，氧气流量为1.88sccm，反应腔压强为3.77mtorr，反应腔温度为20℃～150℃。
25、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s4中腔室温度为25℃。
26、作为上述方案的进一步改进，所述步骤s5中本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，其包括
2.如权利要求1所述的氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，所述氧化镓二极管的钝化结构还包括P型半导体二(6)，所述P型半导体二(6)生长于所述氧化镓外延层(2)以及所述阳极电极(4)之间。
3.如权利要求2所述的氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，所述P型半导体一(5)为氧化镍、氧化铜、氧化锡中任意一种；和/或，所述P型半导体一(5)与所述P型半导体二(6)为相同的P型半导体或不同的P型半导体。
4.如权利要求1所述的氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，所述P型半导体一(5)的生长温度小于等于150℃；和/或，所述P型半导体一(5)的生长方式包括但不限于磁控溅射、电子束蒸发、原子层沉积中任意一种。
5.如权利要求1所述的氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，所述P型半导体一(5)的厚度为500nm，所述P型半导体一(5)生长在所述阳极电极(4)上的部分的长度为10μm，所述P型半导体一(5)在所述端面(22)上的延伸长度为30μm。
6.如权利要求1所述的氧化镓二极管的钝
7.一种氧化镓二极管的钝化结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.如权利要求7所述的氧化镓二极管的钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中用食人鱼溶液对所述氧化镓晶片进行酸洗，酸洗时间为15min，所述食人鱼溶液为H2SO4：H2O2：H2O＝4：1：1。
9.如权利要求7所述的氧化镓二极管的钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S2为用电子束蒸发设备在所述氧化镓晶片的背面生长阴极金属，形成阴极电极；和/或，所述步骤S3为用电子束蒸发设备在所述氧化镓晶片的正面生长阳极金属，形成阳极电极。
10.如权利要求7所述的氧化镓二极管的钝化结构的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中用感应耦合等离子体刻蚀机并以所述步骤S3中的阳极金属为刻蚀掩模对所述氧化镓晶片进行自对准刻蚀；其中，刻蚀深度为0.5μm，所述感应耦合等离子体刻蚀机的射频功率为30W，所述感应耦合等离子体刻蚀机的功率为900W，腔室压强为5mtorr，BCl3的流量为35sccm，Ar的流量为5sccm，腔室温度为20℃～150℃；和/或，所述步骤S5中P型半导体一通过磁控溅射设备生长于所述侧面上，且所述磁控溅射设备的功率为200W，氩气的流量为35.8sccm，氧气流量为1.88sccm，反应腔压强为3.77mtorr，反应腔温度为20℃～150℃。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，其包括
2.如权利要求1所述的氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，所述氧化镓二极管的钝化结构还包括p型半导体二(6)，所述p型半导体二(6)生长于所述氧化镓外延层(2)以及所述阳极电极(4)之间。
3.如权利要求2所述的氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，所述p型半导体一(5)为氧化镍、氧化铜、氧化锡中任意一种；和/或，所述p型半导体一(5)与所述p型半导体二(6)为相同的p型半导体或不同的p型半导体。
4.如权利要求1所述的氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，所述p型半导体一(5)的生长温度小于等于150℃；和/或，所述p型半导体一(5)的生长方式包括但不限于磁控溅射、电子束蒸发、原子层沉积中任意一种。
5.如权利要求1所述的氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，所述p型半导体一(5)的厚度为500nm，所述p型半导体一(5)生长在所述阳极电极(4)上的部分的长度为10μm，所述p型半导体一(5)在所述端面(22)上的延伸长度为30μm。
6.如权利要求1所述的氧化镓二极管的钝化结构，其特征在于，所述氧化镓衬底层(1)的浓度为5e18 cm-3，厚度为500μm；和/或，所述氧化镓外延层(2)的浓度1e16 cm-3，厚度为10μm。
7...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。