CN219575647U - 氧化镓肖特基二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及半导体功率器件技术领域，具体公开了一种氧化镓肖特基二极管，包括衬底层、阴极金属层、导电漂移层和阳极金属层，所述阴极金属层设置于所述衬底层底面；所述导电漂移层设置于衬底层的顶面；所述阳极金属层设置于导电漂移层的顶面；其中，所述导电漂移层中具有多个横向排列且有一定间隔的埋层，埋层的掺杂类型与导电漂移层相反。本实用新型可以提高氧化镓肖特基二极管的击穿电压，从而提高氧化镓肖特基二极管的PFOM，且只略微提高特征导通电阻。

Description

氧化镓肖特基二极管

技术领域

本实用新型涉及半导体功率器件技术领域，特别是涉及一种氧化镓肖特基二极管。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)是第三代宽带隙半导体材料，其禁带宽度为4.5eV～4.9eV，理论击穿场强达到了8MV/cm，远大于碳化硅(SiC)的2.5MV/cm和氮化镓(GaN)的3.3MV/cm。除此之外，氧化镓的巴利伽优值(3214)是SiC的10倍，是GaN的4倍，因此氧化镓非常适合于制作超大功率器件。

氧化镓肖特基二极管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，从而得到较高的功率品质因子(PFOM)。现有的氧化镓肖特基二极管通常采用降低氧化镓肖特基二极管漂移层的掺杂浓度或增加氧化镓肖特基二极管漂移层的厚度，如此可以提高击穿电压，但会导致特征导通电阻大幅度增大，因此击穿电压和特征导通电阻之间存在固有的矛盾关系，如何在提高击穿电压的同时，避免特征导通电阻大幅度增加，成为了制约着氧化镓肖特基二极管的功率品质因子的提升亟须解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种氧化镓肖特基二极管，可以提高氧化镓肖特基二极管的击穿电压，从而提高氧化镓肖特基二极管的PFOM，且只略微提高特征导通电阻。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种氧化镓肖特基二极管，包括：

衬底层；

阴极金属层，所述阴极金属层设置于所述衬底层底面；

导电漂移层，所述导电漂移层设置于衬底层的顶面；

阳极金属层，所述阳极金属层设置于导电漂移层的顶面；

其中，所述导电漂移层中具有多个横向排列且有一定间隔的埋层。

优选地，所述埋层设置于所述导电漂移层的内部。

优选地，所述埋层设置有多个，多个所述埋层间隔设置且位于同一水平线。

优选地，所述埋层的厚度不大于1μm。

优选地，所述埋层为重掺杂结构，掺杂类型与导电漂移层相反，所述埋层中的杂质浓度不小于1×10¹⁸cm^-3。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型的氧化镓肖特基二极管在导电漂移层内部设置埋层，虽然会略微提高特征导通电阻，但可以扩展氧化镓肖特基二极管的耗尽区厚度，从而提高氧化镓肖特基二极管的击穿电压，并缓和击穿电压与特征导通电阻的矛盾关系。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的氧化镓肖特基二极管的结构示剖面图；

图2是本实用新型实施例提供的击穿电压与传统氧化镓肖特基二极管在不同导电漂移层的掺杂浓度下的变化对比情况；

图3为本实用新型实施例的特征导通电阻与传统氧化镓肖特基二极管在不同导电漂移层的掺杂浓度下的变化对比情况；

图4为本实用新型实施例的PFOM与传统氧化镓肖特基二极管在不同导电漂移层的掺杂浓度下的变化对比情况。

附图标记：

1、衬底层；2、阴极金属层；3、导电漂移层；4、阳极金属层；5、埋层。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图1所示，本实用新型优选实施例提供一种氧化镓肖特基二极管，包括衬底层1，位于衬底层之下的阴极金属层2，位于衬底层之上的n型Ga₂O₃导电漂移层3，位于n型Ga₂O₃导电漂移层3之上的阳极金属层4；在n型Ga₂O₃导电漂移层3中具有多个横向排列且有一定间隔的p型NiO埋层5。

p型NiO埋层5位于n型Ga₂O₃导电漂移层3的内部，为多个横向排列且有一定间隔的长条，厚度为1μm及以下；p型NiO埋层5为重掺杂，即1×10¹⁸cm^－3及以上。

为验证上述实施例的有益效果，对上述的一种氧化镓肖特基二极管的击穿电压、特征导通电阻和PFOM进行了仿真研究。本实用新型实施例采用的主要参数如表1。为了描述方便，本实用新型的一种氧化镓肖特基二极管有的地方也简称为器件。

表1主要仿真参数

图2、3、4分别为本实用新型提出的一种氧化镓肖特基二极管与传统氧化镓肖特基二极管的击穿电压、特征导通电阻和PFOM在不同n型Ga₂O₃导电漂移层3的掺杂浓度下的变化对比情况。仿真结果表明，n型Ga₂O₃导电漂移层3的掺杂浓度从1×10¹⁶cm^－3变化到5×10¹⁶cm^－3，本实用新型提出的一种氧化镓肖特基二极管的击穿电压均远大于传统氧化镓肖特基二极管的击穿电压；本实用新型提出的一种氧化镓肖特基二极管的特征导通电阻略大于传统氧化镓肖特基二极管的特征导通电阻；本实用新型提出的一种氧化镓肖特基二极管器件的PFOM远大于传统氧化镓肖特基二极管的PFOM。因此，本实用新型提供的一种氧化镓肖特基二极管，虽然略微提高了器件的特征导通电阻，但有效提高了器件的击穿电压，从而明显提高了器件的PFOM，对器件应用在高功率领域中很有指导意义。

需要说明的是，本实用新型的氧化镓肖特基二极管在反向关断时，阳极金属层下方会形成耗尽区，随着反偏电压的增加，耗尽区不断向阴极金属层扩展，直至氧化镓肖特基二极管击穿。在氧化镓肖特基二极管的导电漂移层中设置埋层，当阳极金属层下方的耗尽区随着反偏电压的增加而扩展到与埋层接触后，阳极金属层下方的耗尽区厚度不再变化，埋层与导电漂移层形成的pn结将处于反偏状态，pn结耗尽层将向阴极金属层扩展，从而击穿电压得到提高。因此，在氧化镓肖特基二极管的漂移层中设置埋层，可以大大提高氧化镓肖特基二极管的击穿电压，进而提高PFOM。

进一步说明，现有的氧化镓肖特基二极管只有阳极金属层与埋层之间的耗尽区在承担反向电压，而本实用新型的氧化镓肖特基二极管除了阳极金属层与埋层之间的耗尽区之外，还有pn结耗尽区在承担反向电压。所以，本实用新型的氧化镓肖特基二极管比传统的氧化镓肖特基二极管所能承担的反向电压更大。

综上，本实用新型优选实施例提供一种氧化镓肖特基二极管，其与现有技术相比：

本实用新型的氧化镓肖特基二极管在导电漂移层内部设置埋层，虽然会略微提高特征导通电阻，但可以扩展氧化镓肖特基二极管的耗尽区厚度，从而提高氧化镓肖特基二极管的击穿电压，并缓和击穿电压与特征导通电阻的矛盾关系。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.一种氧化镓肖特基二极管，其特征在于，包括：

衬底层；

阴极金属层，所述阴极金属层设置于所述衬底层底面；

导电漂移层，所述导电漂移层设置于衬底层的顶面；

阳极金属层，所述阳极金属层设置于导电漂移层的顶面；

其中，所述导电漂移层中具有多个横向排列且有一定间隔的埋层，所述埋层为重掺杂结构，埋层的掺杂类型与导电漂移层相反，所述埋层中的杂质浓度不小于1×10¹⁸cm^-3。

2.如权利要求1所述的氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述埋层设置于所述导电漂移层的内部。

3.如权利要求2所述的氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述埋层设置有多个，多个所述埋层间隔设置且位于同一水平线。

4.如权利要求1所述的氧化镓肖特基二极管，其特征在于：所述埋层的厚度不大于1μm。