控制氧化镍的载流子浓度的方法和由该方法制造的肖特基二极管与流程

本发明涉及控制氧化镍的载流子浓度。

背景技术：

1、由于电力、汽车电子和家用电器行业的快速发展，对高性能功率半导体器件的需求激增。由于持续进行的研究，包括碳化硅和氮化镓的超宽带半导体已经实现了比硅基功率半导体更高的性能。然而，它们具有块状单晶生长困难和高生产成本的缺点。

2、氧化镓是继碳化硅和氮化镓之后新兴的超宽带半导体材料，具有约4.7ev至约4.9ev的带隙，远超过碳化硅和氮化镓的带隙宽度，以及8mv/cm的理论击穿电场。与其他超宽带半导体材料相比，氧化镓尤其能够以相对低的成本生长衬底和外延层。然而，由于适当的p型掺杂剂的有效空穴质量大并且受主活化能高，因此，难以实现基于pn同质结的β-ga2o3器件。

技术实现思路

1、根据本发明的一个方面，提供了一种控制氧化镍的载流子浓度的方法，包括：制备其上形成有n型氧化镓外延层的n型氧化镓衬底；在氩气和氧气的第一混合气体气氛中，通过溅射氧化镍靶，在所述n型氧化镓外延层上沉积第一p氧化镍层；和在氩气和氧气的第二混合气体气氛中溅射氧化镍靶，以在所述n型氧化镓外延层上沉积第二p氧化镍层。第一混合气体的氧气流量比与第二混合气体的氧气流量比可以不同，并且所述第一p氧化镍层与所述第二p氧化镍层可以具有不同的载流子浓度。

2、在一个实施方案中，所述氧气流量比从0.0％至16.6％调节。

3、根据本发明的另一方面，提供了一种制造氧化镍-氧化镓异质结二极管的方法，包括：制备其上形成有n型氧化镓外延层的n型氧化镓衬底；在所述n型氧化镓外延层上的有源区中形成限定多个第一p氧化镍块的第一掩模；通过在氩气和氧气的第一混合气体气氛中溅射氧化镍靶来形成所述多个第一p氧化镍块；在所述n型氧化镓外延层上的边缘区中形成限定多个第二p氧化镍块的第二掩模；通过在氩气和氧气的第二混合气体气氛中溅射氧化镍靶来形成所述多个第二p氧化镍块；在所述边缘区中形成绝缘层；在所述有源区中沉积肖特基金属层，以便与所述n型氧化镓外延层的上表面和所述多个第一p氧化镍块接触；在所述有源区中沉积肖特基金属层；和在所述肖特基金属层上形成阳极并且在所述n型氧化镓衬底的下表面上形成阴极。第一混合气体的氧气流量比与第二混合气体的氧气流量比可以不同，并且所述第一p氧化镍层与所述第二p氧化镍层可以具有不同的载流子浓度。

4、在一个实施方案中，所述氧气流量比从0.0％调节至16.6％。

5、在一个实施方案中，通过在氩气和氧气的第一混合气体气氛中溅射氧化镍靶来形成多个第一p氧化镍块可以包括：形成多个第一p+氧化镍块，其下表面与所述有源区中的n型氧化镓外延层的上表面形成pn异质结；形成第二p+氧化镍块，其下表面与所述有源区与所述边缘区之间的边界处的n型氧化镓外延层的上表面形成pn异质结以包围所述有源区；和去除所述第一掩模。

6、在一个实施方案中，形成第二掩模以覆盖整个有源区和第二p+氧化镍块的一部分。

7、在一个实施方案中，通过在氩气和氧气的第二混合气体气氛中溅射氧化镍靶来形成多个第二p氧化镍块可以包括：形成多个第一p-氧化镍块，其下表面与所述边缘区中的n型氧化镓外延层的上表面形成pn异质结；形成具有重叠区域和非重叠区域的第二p-氧化镍块，所述重叠区域在被所述第二掩模暴露的第二p+氧化镍块上，所述非重叠区域的下表面与所述边缘区中的n型氧化镓外延层的上表面形成pn异质结；和去除所述第二掩模。

8、在一个实施方案中，在所述边缘区中形成绝缘层可以包括：形成绝缘层以覆盖整个边缘区和一部分重叠区域。

9、根据本发明的又一方面，提供了一种氧化镍-氧化镓异质结二极管，包括：n型氧化镓衬底，其上形成有n型氧化镓外延层；多个第一p氧化镍块，形成在所述n型氧化镓外延层上的有源区中和所述有源区与边缘区之间的边界处；多个第二p氧化镍块，形成在所述n型氧化镓外延层上的边缘区中；绝缘层，形成在所述边缘区中；肖特基金属层，沉积在所述有源区中以与所述n型氧化镓外延层的上表面和所述多个第一p氧化镍块接触，并且在朝向所述边缘区的方向上具有阶梯状上表面；阳极，形成在所述肖特基金属层上；和阴极，形成在所述n型氧化镓衬底的背面上。位于所述边缘区的最内侧区域处的第二p氧化镍块的一部分可以形成为与位于所述有源区与所述边缘区之间的边界处的第一p氧化镍块的一部分重叠。

10、在一个实施方案中，多个第一p氧化镍块可以通过在氩气和氧气的第一混合气体气氛中溅射氧化镍靶而形成，多个第二p氧化镍块可以通过在氩气和氧气的第二混合气体气氛中溅射氧化镍靶而形成。所述第一混合气体的氧气流量比可以与所述第二混合气体的氧气流量比不同，并且所述第一p氧化镍块的载流子浓度可以与所述第二p氧化镍块的载流子浓度不同。

11、在一个实施方案中，所述氧气流量比从0.0％至16.6％调节。

12、在一个实施方案中，所述多个第一p氧化镍块可以包括：多个第一p+氧化镍块，其下表面与所述有源区中的n型氧化镓外延层的上表面形成pn异质结；和第二p+氧化镍块，其下表面与所述有源区与所述边缘区之间的边界处的n型氧化镓外延层的上表面形成pn异质结以包围所述有源区。

13、在一个实施方案中，所述多个第二p氧化镍块可以包括：多个第一p-氧化镍块，其下表面与所述边缘区中的n型氧化镓外延层的上表面形成pn异质结；以及具有重叠区域和非重叠区域的第二p-氧化镍块，所述重叠区域在所述第二p+氧化镍块上，所述非重叠区域的下表面与所述边缘区中的n型氧化镓外延层的上表面形成pn异质结。

14、在一个实施方案中，所述绝缘层可以横向延伸以覆盖与第一p氧化镍块的一部分重叠的第二p氧化镍块的一部分。

15、在一个实施方案中，所述肖特基金属层横向延伸以覆盖所述绝缘层的一部分。

技术特征：

1.一种控制氧化镍的载流子浓度的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述氧气流量比从0.0％至16.6％调节。

3.一种制造氧化镍-氧化镓异质结二极管的方法，包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述氧气流量比从0.0％至16.6％调节。

5.根据权利要求3所述的方法，其中，通过在氩气和氧气的第一混合气体气氛中溅射氧化镍靶来形成所述多个第一p氧化镍块包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，形成所述第二掩模以覆盖整个有源区和所述第二p+氧化镍块的一部分。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，通过在氩气和氧气的第二混合气体气氛中溅射氧化镍靶来形成所述多个第二p氧化镍块包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在所述边缘区中形成绝缘层包括：形成所述绝缘层以覆盖整个边缘区和所述重叠区域的一部分。

9.一种氧化镍-氧化镓异质结二极管，包括：

10.根据权利要求9所述的氧化镍-氧化镓异质结二极管，其中，所述多个第一p氧化镍块通过在氩气和氧气的第一混合气体气氛中溅射氧化镍靶而形成，所述多个第二p氧化镍块通过在氩气和氧气的第二混合气体气氛中溅射氧化镍靶而形成，

11.根据权利要求10所述的氧化镍-氧化镓异质结二极管，其中，所述氧气流量比从0.0％至16.6％调节。

12.根据权利要求9所述的氧化镍-氧化镓异质结二极管，其中，所述多个第一p氧化镍块包括：

13.根据权利要求12所述的氧化镍-氧化镓异质结二极管，其中，所述多个第二p氧化镍块包括：

14.根据权利要求9所述的氧化镍-氧化镓异质结二极管，其中，所述绝缘层横向延伸以覆盖与所述第一p氧化镍块的一部分重叠的所述第二p氧化镍块的一部分。

15.根据权利要求14所述的氧化镍-氧化镓异质结二极管，其中，所述肖特基金属层横向延伸以覆盖所述绝缘层的一部分。

技术总结公开了一种控制氧化镍的载流子浓度的方法和由该方法制造的肖特基二极管。所述方法包括：制备其上形成有n型氧化镓外延层的n型氧化镓衬底；在氩气和氧气的第一混合气体气氛中，通过溅射氧化镍靶在所述n型氧化镓外延层上沉积第一p型氧化镍层；和在氩气和氧气的第二混合气体气氛中溅射所述氧化镍靶，以在所述n型氧化镓外延层上沉积第二p型氧化镍层。技术研发人员：姜兑咏,庆信秀,南太镇,郑有燮受保护的技术使用者：电导魔方股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25