上圖所示：（a）增加臺(tái)面有助于提高β-Ga2O3肖特基勢(shì)壘二極管的阻斷電壓（b）。

氧氣退火和自對(duì)準(zhǔn)臺(tái)面終端使β-Ga2O3二極管進(jìn)一步走向商業(yè)化。

雖然β-Ga2O3電力電子技術(shù)已經(jīng)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仍然存在挑戰(zhàn)，包括建立高良率工藝，以生產(chǎn)具有足夠擊穿電壓的大面積器件。

中國(guó)科技大學(xué)和河北半導(dǎo)體研究所的研究人員在這一特定領(lǐng)域取得了最新重大進(jìn)展。該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)證明，通過β-Ga2O3的HVPE生產(chǎn)的樣品的氧氣退火降低了這些薄膜的表面粗糙度和位錯(cuò)密度，從而提高了肖特基勢(shì)壘二極管的擊穿電壓。

據(jù)團(tuán)隊(duì)發(fā)言人吳飛鴻介紹，該團(tuán)隊(duì)的另一個(gè)突破是使用臺(tái)面終端，與氧氣退火一起用于制造3毫米乘3毫米的器件。這些肖特基勢(shì)壘二極管能夠阻擋700多伏的電壓，在2伏的正向偏壓下提供8.7安的電流。

β-Ga2O3的外延生長(zhǎng)有多種技術(shù)，包括HVPE、MOCVD和MBE。其中，MOCVD可產(chǎn)生優(yōu)異的遷移率，而HVPE則以厚膜的快速生長(zhǎng)和相對(duì)較低的設(shè)備成本而聞名。

吳飛鴻指出，日本Novel Crystal Technology出售的商用β-Ga2O3樣品是通過HVPE生產(chǎn)的。

“因此，可以承認(rèn)HVPE目前具有一定的優(yōu)勢(shì)，”吳飛鴻說。“然而，由于商業(yè)上可行的β-Ga2O3樣品仍在開發(fā)中，因此確定哪種方法更優(yōu)越還為時(shí)過早。

為了研究氧氣退火的影響，Wu及其同時(shí)使用來自Novel Crystal Technology的外延晶片制造了一系列尺寸未公開的器件，但明顯小于3毫米乘3毫米，該外延晶片具有10微米厚的輕硅摻雜漂移層，該漂移層通過HVPE沉積在載流子濃度為5 x 1018 cm-3的錫摻雜β-Ga2O3基板上。

肖特基勢(shì)壘二極管的制造首先進(jìn)行化學(xué)清洗，然后在200°C、400°C、600°C或800°C下進(jìn)行30分鐘的熱退火。為了消除退火導(dǎo)致的歐姆接觸電阻增加，該團(tuán)隊(duì)在添加觸點(diǎn)之前轉(zhuǎn)向電感耦合等離子體蝕刻，然后用電感耦合等離子體蝕刻定義臺(tái)面（見圖）。

根據(jù)原子力顯微鏡，退火降低了均方根粗糙度，對(duì)于2μm乘2μm的掃描區(qū)域，從0.435nm降至0.245nm。

在2 V的正向偏壓下，該團(tuán)隊(duì)二極管的電流密度隨著退火溫度的升高而降低，這是由于載流子濃度的降低。肖特基勢(shì)壘高度在600°C退火時(shí)達(dá)到1.16 eV的峰值，擊穿電壓在400°C時(shí)達(dá)到峰值。吳和他的同事們還考慮了功率品質(zhì)因數(shù)，在400°C時(shí)達(dá)到173 MW cm-2的峰值，這被宣布為最佳退火溫度。

蝕刻用于產(chǎn)生臺(tái)面結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致所有退火溫度下的阻斷電壓增加，并且歸因于對(duì)表面缺陷的更廣泛的修復(fù)。

該團(tuán)隊(duì)將3毫米乘3毫米的二極管封裝在TO-254外殼中，使用并行密封和焊接工藝在氮?dú)猸h(huán)境中保護(hù)該器件。對(duì)該器件進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試表明，其功率品質(zhì)因數(shù)為45兆瓦厘米-2，處于報(bào)告工作的最前沿。

吳說，許多用于基準(zhǔn)測(cè)試的設(shè)備與它們的二極管不同，它們采用了復(fù)雜的終端結(jié)構(gòu)?！半m然有一些面積相似、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的設(shè)備，但它們的性能與我們的設(shè)備不符。”

該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃之一是加深對(duì)氧化退火提供的修復(fù)機(jī)制的理解。

“此外，我們的目標(biāo)是研究氧氣退火對(duì)臺(tái)面終端的影響，”吳說?！袄?#xff0c;我們?cè)噲D理解為什么當(dāng)熱氧化與臺(tái)面終端相結(jié)合時(shí)，器件的擊穿電壓會(huì)顯著增加?！?/p>

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