【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子与固体电子学，特别涉及一种基于氧化镍的异质结终端结构及制备方法。
技术介绍
1、随着功率半导体器件的发展，以氮化镓(gan)、碳化硅(sic)等宽禁带半导体材料制造的功率器件正得到越来越广泛的应用。针对高压领域的功率器件，要求在关断状态具有较高的反向阻断电压以及较低的漏电流。在实际情况下，由于曲率效应，器件阳极边缘存在电场集中现象，导致阳极边缘电场强度远大于器件内部，因而使器件提前发生击穿、击穿电压远低于理论值。为此需在阳极边缘设计合适的终端结构以削弱电场集中现象，从而提高器件的击穿电压。
2、常见的终端结构包括场板、结终端拓展、场限环等，相比之下场限环终端结构对击穿电压的提升效果最为明显，且工艺步骤相对较少。场限环终端结构是由主结、各环结与末尾的场终止环构成，对主结施加反向偏压时，随着耗尽层从主结向外围的各场限环扩展，外围各场限环帮助主结分担反向电场，以降低主结的电场强度，削弱电场集中现象。
3、对于氮化镓、氧化镓及其他几种天然为n型掺杂的半导体材料，要制作场限环结构需要在场限环对应位置进行离子注入或刻蚀后二次外延，但目前这两种工艺面临缺乏有效的p型掺杂离子、p型掺杂激活率低以及二次外延工艺不成熟等问题，限制了场限环结构的应用，而采用其他终端结构对击穿电压的提升效果远不如场限环结构。因此需要采用其他方法实现场限环的p型掺杂。
技术实现思路
1、本专利技术提供了一种基于氧化镍的异质结终端结构及制备方法，解决了一些天然n型掺杂的宽禁带半导体
2、本专利技术提供了一种基于氧化镍的异质结终端结构，所述终端结构沿外延生长方向包括：欧姆接触阴极、n+衬底、n-漂移层、肖特基接触阳极和钝化层；n-漂移层顶部、肖特基接触阳极边缘下方设置有p型掺杂主结，n-漂移层顶部、钝化层下方设置有p型掺杂场限环，n-漂移层顶部、器件边缘设置有n+场终止环；其中，所述p型掺杂主结和p型掺杂场限环的材料为氧化镍。
3、优选的，所述n+衬底和n-漂移层的材料为gan、ga2o3或其他种类的缺少成熟p型掺杂工艺的半导体材料。
4、优选的，所述n+衬底和n+场终止环的掺杂浓度为1.0×1019cm-3至1.0×1020cm-3。
5、优选的，所述n-漂移层的掺杂浓度为1.0×1015cm-3到1.0×1016cm-3。
6、优选的，所述p型掺杂主结和p型掺杂场限环的掺杂浓度为1.0×1017cm-3至1.0×1019cm-3。
7、优选的，所述钝化层的材料为sio2或si3n4。
8、本专利技术还提供了一种基于氧化镍的异质结终端结构的制备方法，包括如下步骤：
9、(1)将已经在n+衬底上外延生长n-漂移层的外延片进行清洗并吹干；
10、(2)将清洗后的外延片放入电子束蒸发设备，在其背面蒸发淀积ti/au合金，在氮气环境下进行退火，在衬底背面形成欧姆接触阴极；
11、(3)通过选择性si离子注入在场终止环处实现高浓度n型掺杂；
12、(4)在n-漂移层表面涂覆光刻胶，经过光刻工艺形成图形化，之后用光刻胶作为掩膜对n-漂移层进行刻蚀，在主结和场限环预定位置形成沟槽；
13、(5)将刻蚀后的外延片与nio陶瓷靶材放入磁控溅射设备，在主结和场限环预定位置的沟槽内通过磁控溅射选择性淀积nio材料，填满沟槽，得到p型掺杂主结和p型掺杂场限环；
14、(6)在肖特基接触阳极预定位置沉积阳极金属，之后在器件表面生长钝化层，得到基于氧化镍的异质结终端结构。
15、有益效果
16、(1)本专利技术采用的nio材料是一种天然p型掺杂的半导体材料，由于该材料内部自发产生的ni空位或间隙氧原子，可以容易地获得较高的p型掺杂浓度，很好地解决了一些天然n型掺杂的宽禁带半导体材料p型掺杂难度大、工艺不成熟的问题。
17、(2)本专利技术的nio场限环终端结构可以大幅提高功率半导体器件的反向耐压，且不会对器件的正向特性造成较大影响。
18、(3)本专利技术制备方法可操作性强、成本低、工艺简单，适合产业化推广。
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1.一种基于氧化镍的异质结终端结构，其特征在于：所述终端结构沿外延生长方向包括：欧姆接触阴极(101)、N+衬底(102)、N-漂移层(103)、肖特基接触阳极(106)和钝化层(107)；N-漂移层(103)顶部、肖特基接触阳极(106)边缘下方设置有P型掺杂主结(1051)，N-漂移层(103)顶部、钝化层(107)下方设置有P型掺杂场限环(1052)，N-漂移层(103)顶部、器件边缘设置有N+场终止环(104)；其中，所述P型掺杂主结(1051)和P型掺杂场限环(1052)的材料为氧化镍。
2.根据权利要求1所述的异质结终端结构，其特征在于：所述N+衬底(102)和N-漂移层(103)的材料为GaN、Ga2O3或其他种类的缺少成熟P型掺杂工艺的半导体材料。
3.根据权利要求1所述的异质结终端结构，其特征在于：所述N+衬底(102)和N+场终止环(104)的掺杂浓度为1.0×1019cm-3至1.0×1020cm-3。
4.根据权利要求1所述的异质结终端结构，其特征在于：所述N-漂移层(103)的掺杂浓度为1.0×1015cm-3到1.0
5.根据权利要求1所述的异质结终端结构，其特征在于：所述P型掺杂主结(1051)和P型掺杂场限环(1052)的掺杂浓度为1.0×1017cm-3至1.0×1019cm-3。
6.根据权利要求1所述的异质结终端结构，其特征在于：所述钝化层(107)的材料为SiO2或Si3N4。
7.一种基于氧化镍的异质结终端结构的制备方法，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于氧化镍的异质结终端结构，其特征在于：所述终端结构沿外延生长方向包括：欧姆接触阴极(101)、n+衬底(102)、n-漂移层(103)、肖特基接触阳极(106)和钝化层(107)；n-漂移层(103)顶部、肖特基接触阳极(106)边缘下方设置有p型掺杂主结(1051)，n-漂移层(103)顶部、钝化层(107)下方设置有p型掺杂场限环(1052)，n-漂移层(103)顶部、器件边缘设置有n+场终止环(104)；其中，所述p型掺杂主结(1051)和p型掺杂场限环(1052)的材料为氧化镍。
2.根据权利要求1所述的异质结终端结构，其特征在于：所述n+衬底(102)和n-漂移层(103)的材料为gan、ga2o3或其他种类的缺少成熟p型掺杂工艺的半导体材料。
【专利技术属性】
技术研发人员：郑理，张峻，程新红，苏杭，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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