氧化镓肖特基二极管硼离子注入终端技术研究
沈睿, 郁鑫鑫, 李忠辉, 陈端阳, 赛青林, 谯兵, 周立坤, 董鑫, 齐红基, 陈堂胜
2025, 54(3):
524-529.
doi:10.16553/j.cnki.issn1000-985x.2024.0287
摘要
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β-Ga2O3具有禁带宽度大和击穿场强高等优异的物理特性,被认为是制作新一代大功率、高效率电力电子器件的理想半导体材料。然而,无终端的Ga2O3肖特基势垒二极管(SBD)容易在肖特基电极边缘产生高峰值电场,导致器件过早击穿,影响其耐压特性。因此,本文提出通过对器件肖特基金属边缘进行硼(B)离子选区注入来构建埋层高阻终端,从而调控电极边缘的电场分布,以达到提升击穿电压的效果。B离子注入的能量和剂量分别为60 keV和7×1014 cm-2,通过仿真估算注入深度约为200 nm。采用B离子注入终端后,Ga2O3 SBD器件的导通特性未发生明显变化,比导通电阻仍为2.5 mΩ·cm2左右,而击穿电压则从429 V大幅度提升至1 402 V,增幅达226%,对应的功率优值从74 MW/cm2提升至767 MW/cm2。通过仿真研究了器件电场分布,发现采用B注入终端后,肖特金属电极边缘的电场峰值得到显著抑制,且随着注入深度的增大而逐步下降。本工作为高性能Ga2O3功率器件终端结构的设计提供了新的研究思路。