【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及功率半导体，尤其是场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管。
技术介绍
1、氧化镓(ga2o3)作为一种具有广阔前景的半导体材料而得到了广泛的研究，由于其具备宽带隙（4.5-4.9 ev），高临界击穿场强（8 mv/cm），巴利佳功率优值高(3000左右）等优点；且ga2o3单晶成本较低。因此基于氧化镓材料的功率器件近年来备受关注。而常规的氧化镓sbd在阳极边缘处容易出现电场集中效应。对于这一缺陷研究人员提出了将边缘终端结构植入到器件中以实现缓解电场集中效应的作用，其终端结构包括有场板结构、磨角结构、阶梯结构等，除此之外，场限环结构也是相对有效的方法之一，场限环的加入能够更好地削减峰值电场以及扩展耗尽区，进一步提升器件的耐压能力。但由于氧化镓材料目前p型掺杂技术的缺失，我们可以选择采用例如nio或cu2o等天然p型半导体材料作为场限环材料。
2、为了实现较高的功率品质因子(pfom)，氧化镓肖特基二极管应在正向导通的时候应当具有较低的特征导通电阻，在反向关断的时候应当具有较高的击穿电压。但由于肖特基二极管势垒高度较低的原因现有的氧化镓肖特基二极管实现的击穿电压往往较低。通过植入边缘终端结构或者对漂移层掺杂浓度、厚度等参数的改变在实现器件击穿电压改善的同时往往会引起器件导通电阻的增大，所以如何平衡这两者以实现pfom性能最大程度的增长成为氧化镓功率二极管的核心问题。
技术实现思路
1、本专利技术提出场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，简化了工艺步骤，使
2、本专利技术采用以下技术方案。
3、场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，包括自下而上顺序层叠设置的阴极金属层（1）、高掺杂n型氧化镓衬底（2）、低掺杂n型氧化镓外延层（3）、阳极金属层（4）；所述阳极金属层与低掺杂n型氧化镓外延层顶部处的主结（5）相接；低掺杂n型氧化镓外延层顶部处还设有若干个场限环（6）。
4、所述主结（5）置于阳极金属层（4）边缘处。
5、所述低掺杂n型氧化镓外延层为导电漂移层，具有多个横向排列且间隔程度呈现线性增长趋势的p型半导体环区。
6、所述场限环设置于所述导电漂移层的顶部。
7、各场限环在低掺杂n型氧化镓外延层顶部处间隔设置于同一水平面，且多个场限环之间的距离呈线性增长。
8、所述场限环的厚度不大于1 μm。
9、所述场限环为重掺杂结构，掺杂类型与导电漂移层相反。
10、所述场限环中的杂质掺杂浓度不小于4.0×1017cm-3。
11、所述阳极金属层采用的材料为au、ni、pt和tin的金属；所述阴极金属层采用的材料为ti、au；所述高掺杂n型氧化镓衬底厚度为500~650 μm，掺杂浓度为1018~1020cm-3的氧化镓材料；所述低掺杂n型氧化镓外延层厚度为5~15 μm，掺杂浓度为1015~1017cm-3的氧化镓材料。
12、场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管的制备方法，包括以下步骤；
13、步骤s1、采用氢化物气相外延hvpe或金属有机化合物化学气相沉积mocvd工艺，在高掺杂n型氧化镓衬底顶部外延生长低掺杂n型氧化镓外延层；
14、步骤s2、在低掺杂n型氧化镓外延层3表面旋涂光刻胶，采用标准光刻工艺形成终端区沟槽开口图案，采用反应离子刻蚀工艺对低掺杂n型氧化镓外延层进行刻蚀，形成用于淀积场限环的凹槽；
15、步骤s3、采用食人鱼溶液中浸泡15 min以去除干蚀刻损伤。之后，晶圆片依次在食人鱼溶液中浸泡15分钟，然后在缓冲氧化物蚀刻boe溶液中浸泡30分钟，以修复蚀刻损伤；
16、步骤s4、然后，阴极金属经电子束蒸发，在经过470℃，1分钟的退火后，在高掺杂n型氧化镓衬底底部形成欧姆接触；
17、步骤s5、在低掺杂n型氧化镓外延层上旋涂光刻胶，采用标准光刻工艺形成和场限环开口图案；
18、步骤s6、根据开口图案，采用包括磁控溅射或电子束蒸发工艺在沟槽处沉积低掺杂p型nio外延层、场限环结构；
19、步骤s7、在低掺杂n型氧化镓外延层及场限环表面旋涂光刻胶，采用标准光刻工艺形成阳极金属层开口图案；
20、步骤s8、在低掺杂n型氧化镓衬底顶部及p型nio的主结层淀积阳极金属层。
21、本专利技术所述方案简化了工艺步骤，使该器件的生产方法能够有效地应用于工业生产中，并缓解了终端区的电场拥挤现象，改善电场分布，进一步提高了氧化镓sbd器件的耐压性能和器件的可靠性。在该结构下，器件的击穿电压得到了大幅提升且只略微提高特征导通电阻，最终实现了高的pfom值。
22、本专利技术的氧化镓肖特基二极管在导电漂移层顶部设置场限环层后，可以实现器件内部击穿位置的转移、耗区的扩展，使得器件的击穿电压得到大幅度的改善，而其对于导通电阻的影响较小，只会使导通电阻略微提升，并缓和击穿电压与特征导通电阻的矛盾关系。
23、本专利技术通过结合场限环终端结构扩展耗尽区，削减峰值电场提升器件的耐压能力，使得电场分布更加均匀，因而本专利技术提出的器件可以在降低工艺生产成本的同时，优化电场分布，从而显著地提升器件的耐压性能。
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1.场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：包括自下而上顺序层叠设置的阴极金属层（1）、高掺杂N型氧化镓衬底（2）、低掺杂N型氧化镓外延层（3）、阳极金属层（4）；所述阳极金属层与低掺杂N型氧化镓外延层顶部处的主结（5）相接；低掺杂N型氧化镓外延层顶部处还设有若干个场限环（6）。
2.根据权利要求1所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述主结（5）置于阳极金属层（4）边缘处。
3.根据权利要求1所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述低掺杂N型氧化镓外延层为导电漂移层，具有多个横向排列且间隔程度呈现线性增长趋势的P型半导体环区。
4.根据权利要求3所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述场限环设置于所述导电漂移层的顶部。
5.根据权利要求1所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：各场限环在低掺杂N型氧化镓外延层顶部处间隔设置于同一水平面，且多个场限环之间的距离呈线性增长。
6. 根据权利要求1所述的场限环终端结构下的
7.根据权利要求1所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述场限环为重掺杂结构，掺杂类型与导电漂移层相反。
8. 根据权利要求7所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述场限环中的杂质掺杂浓度不小于4.0×1017 cm-3。
9. 根据权利要求7所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述阳极金属层采用的材料为Au、Ni、Pt和TiN的金属；所述阴极金属层采用的材料为Ti、Au；所述高掺杂N型氧化镓衬底厚度为500~650 μm，掺杂浓度为1018~1020 cm-3的氧化镓材料；所述低掺杂N型氧化镓外延层厚度为5~15 μm，掺杂浓度为1015~1017 cm-3的氧化镓材料。
10.场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤；
...【技术特征摘要】
1.场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：包括自下而上顺序层叠设置的阴极金属层（1）、高掺杂n型氧化镓衬底（2）、低掺杂n型氧化镓外延层（3）、阳极金属层（4）；所述阳极金属层与低掺杂n型氧化镓外延层顶部处的主结（5）相接；低掺杂n型氧化镓外延层顶部处还设有若干个场限环（6）。
2.根据权利要求1所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述主结（5）置于阳极金属层（4）边缘处。
3.根据权利要求1所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述低掺杂n型氧化镓外延层为导电漂移层，具有多个横向排列且间隔程度呈现线性增长趋势的p型半导体环区。
4.根据权利要求3所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述场限环设置于所述导电漂移层的顶部。
5.根据权利要求1所述的场限环终端结构下的高压氧化镓肖特基二极管，其特征在于：各场限环在低掺杂n型氧化镓外延层顶部处间隔设置于同一水平面，且多个场限环之间的距离呈...
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