【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体器件领域，尤其涉及一种具有双层场板的氧化镓基功率器件及其制备方法。
技术介绍
1、氧化镓(ga2o3)材料具有约4.8ev的超宽禁带和约8mv/cm的超高临界击穿场强，使得基于氧化镓材料的功率器件具有超过3000的baliga(巴利加)优值，是氮化镓(gan)基功率器件的4倍，碳化硅(sic)基功率器件的10倍，具有高击穿电压和高功率密度的巨大发展潜力。不同于sic和gan新一代半导体材料仅能通过气相法生长衬底，氧化镓衬底材料可通过熔体法生长，还具有高质量和低成本的应用优势。
2、然而，现阶段由于氧化镓材料缺乏有效的p型掺杂，导致在硅(si)基或sic基功率器件中成熟应用的终端技术(如场板结构与p型场限环结构进行搭配，ga2o3由于有效p型掺杂的缺乏，暂无法制备场限环结构)暂无法被直接应用于氧化镓基功率器件中，致使器件终端区存在显著的电场集中现象，器件的击穿电压仍较低。因此，目前的技术仍然只是在氧化镓基功率器件中单纯地引入场板结构(是一种兼具有工艺简单和效果显著的终端技术)，具体地是先通过工艺手段在半导体表面生长一层氧化层，然后将阳极金属延伸至氧化层上方，场板金属相当于阳极金属延长。它的原理是当施加反偏电压时，终端耗尽区中施主正电荷发出的一部分电场线可以终止在场板金属上，减缓了电场集中，使得电极边缘的电场峰值降低。场板的引入可以缓解电极边缘处的电场，但同时会在场板边缘引入一个新的电场。然而，现有的氧化镓基功率器件场板终端仅有单层场板结构(如中国专利技术专利cn112186032a)，均匀电场的效果
3、因此，急需开发适用于氧化镓基功率器件的终端结构，以提高器件的击穿电压，进而提升器件的耐压性能。
技术实现思路
1、基于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有双层场板的氧化镓基功率器件及其制备方法，旨在解决现有具有单层场板结构的氧化镓基功率器件的耐压性能还有待进一步提升的问题。
2、本专利技术的技术方案如下：
3、本专利技术的第一方面，提供一种具有双层场板的氧化镓基功率器件，其中，所述具有双层场板的氧化镓基功率器件包括从下至上依次层叠设置的第一电极层、氧化镓衬底和氧化镓外延层；
4、所述具有双层场板的氧化镓基功率器件还包括：
5、第一介质层，位于所述氧化镓外延层的表面上；
6、p型半导体层，连续位于所述氧化镓外延层的表面上和所述第一介质层的部分表面上，所述p型半导体层位于所述第一介质层部分表面上的部分即为第一场板；
7、第二介质层，连续位于所述第一介质层的表面上和所述第一场板的部分表面上；
8、第二电极层，连续位于所述p型半导体层的表面上和所述第二介质层的部分表面上，所述第二电极层位于所述第二介质层部分表面上的部分即为第二场板。
9、可选地，所述第一介质层的相对介电常数大于所述氧化镓外延层的相对介电常数。
10、可选地，所述第二介质层的击穿电场大于所述第一介质层的击穿电场。可选地，所述第一介质层的厚度为100nm～1μm；所述第一介质层的材料包括氧化铪、氧化钛、氧化锆、钛酸锶和钛酸钡中的至少一种；
11、所述第二介质层的厚度为200nm～2μm；所述第二介质层的材料包括氧化硅、氮化硅和氧化铝中的至少一种。
12、可选地，所述第一电极层的材料包括ti、ni、ag和au中的至少一种；
13、所述第二电极层的材料包括ni、mo、w、pt、ptox、al、au和ag中的至少一种。
14、可选地，所述氧化镓衬底的厚度为50～650μm；
15、所述氧化镓衬底为高掺杂n型氧化镓衬底，掺杂浓度为1018～1020cm-3；
16、所述氧化镓外延层的厚度为2～20μm；
17、所述氧化镓外延层为低掺杂n型氧化镓外延层，掺杂浓度为1015～1017cm-3。可选地，所述p型半导体层的厚度为100～600nm；所述p型半导体层包括p型nio、p型cu2o和p型金刚石中的至少一种；
18、所述具有双层场板的氧化镓基功率器件还包括：
19、钝化层，所述钝化层连续位于在所述第二介质层的表面上和所述第二电极层的部分表面上。
20、可选地，当在水平面的第一方向上，p型半导体层的宽度与第一介质层的宽度相同时，则在所述水平面上与所述第一方向垂直的方向上，第一场板的宽度大于等于2μm。
21、可选地，所述第二电极层在所述氧化镓外延层上的投影覆盖所述p型半导体层在所述氧化镓外延层上的投影；或，所述第二电极层在所述氧化镓外延层上的投影与所述p型半导体层在所述氧化镓外延层上的投影重合。
22、本专利技术的第二方面，提供一种本专利技术如上所述的具有双层场板的氧化镓基功率器件的制备方法，其中，包括如下步骤：
23、提供氧化镓衬底；
24、在所述氧化镓衬底的表面上形成氧化镓外延层；
25、在所述氧化镓外延层的表面上形成第一介质层；
26、在所述氧化镓外延层的表面上和所述第一介质层的部分表面上形成p型半导体层，所述p型半导体层位于所述第一介质层部分表面上的部分即为第一场板；
27、在所述第一介质层的表面上和所述第一场板的部分表面上形成第二介质层；
28、在所述p型半导体层的表面上和所述第二介质层的部分表面上形成第二电极层，所述第二电极层位于所述第二介质层部分表面上的部分即为第二场板；
29、在所述氧化镓衬底背离所述氧化镓外延层的一侧形成第一电极层，得到所述具有双层场板的氧化镓基功率器件。
30、有益效果：本专利技术在氧化镓基功率器件中引入了双层场板结构，通过将p型半导体层延伸至第一介质层的表面上，形成第一场板结构以抑制p型半导体层与氧化镓外延层界面边缘处电场集中现象，降低电场峰值，同时第一介质层的存在可以进一步均匀器件表面的电场分布。通过将第二电极层延伸至第二介质层的表面，形成第二场板结构，可以抑制第一场板结构边缘下方第一介质层以及氧化镓外延层表面电场集中，因此，相比于单层场板结构的氧化镓基功率器件，本专利技术提供的具有双层场板的氧化镓基功率器件具有更高的击穿电场，具有更好的耐压性能。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种具有双层场板的氧化镓基功率器件，其特征在于，所述具有双层场板的氧化镓基功率器件包括从下至上依次层叠设置的第一电极层、氧化镓衬底和氧化镓外延层；
2.根据权利要求1所述的具有双层场板的氧化镓基功率器件，其特征在于，所述第一介质层的相对介电常数大于所述氧化镓外延层的相对介电常数。
3.根据权利要求1或2所述的具有双层场板的氧化镓基功率器件，其特征在于，所述第二介质层的击穿电场大于所述第一介质层的击穿电场。
4.根据权利要求3所述的具有双层场板的氧化镓基功率器件，其特征在于，所述第一介质层的厚度为100nm～1μm；所述第一介质层的材料包括氧化铪、氧化钛、氧化锆、钛酸锶和钛酸钡中的至少一种；
5.根据权利要求1所述的具有双层场板的氧化镓基功率器件，其特征在于，所述第一电极层的材料包括Ti、Ni、Ag和Au中的至少一种；
6.根据权利要求1所述的具有双层场板的氧化镓基功率器件，其特征在于，所述氧化镓衬底的厚度为50～650μm；
7.根据权利要求1所述的具有双层场板的氧化镓基功率器件，其特征在于，
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。