【器件论文】生长条件对 4H-SiC 衬底上垂直导电 β-Ga₂O₃ 二极管性能的影响

        由美国南卡罗来纳大学的研究团队在学术会议2025 IEEE 34st Microelectronics Design & Test Symposium (MDTS)发布了一篇名为Effect of Growth Conditions on the Performance of Vertically Conducting β-Ga₂O₃ Diodes on 4H-SiC Substrate（生长条件对 4H-SiC 衬底上垂直导电 β-Ga₂O₃ 二极管性能的影响）的文章。

摘要

        本文展示了通过金属有机化学气相沉积 （MOCVD） 技术生长出的 β-氧化镓（β-Ga₂O₃）同质结垂直导电二极管的研究成果。β-Ga₂O₃ 外延层厚度约为 0.5 μm，生长于 n 型掺杂的 4-H 碳化硅（4H-SiC）衬底上。为实现二极管结构，在衬底上首先生长了硅掺杂浓度为 5×10¹⁷ cm^-3 的初始层，随后保留约 0.25 μm 未掺杂层。通过改变生长条件制备了三种不同样品：样品一采用传统方法生长，持续通入镓、氧和硅生长前驱体；样品二在结构掺杂区进行 δ 型硅掺杂；样品三则对器件掺杂结构进行硅-铟共掺杂。其余参数（如腔室压力、生长温度及总气体流量）均保持恒定。样品经 X 射线衍射（XRD）、拉曼光谱及 X 射线光电子能谱（XPS）表征后进行加工，最终制备成直径 100 μm 的垂直导电二极管。通过测量样品的电流-电压（I-V）特性并相互比较，将其与生长过程建立关联。所有样品因高串联电阻导致导通电压显著升高。与传统生长器件结构相比，δ 掺杂样品表现出更低的导通电压和更大的正向电流。该结果为 Ga₂O₃ 基器件提供了更优的生长工艺方案。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/MDTS64924.2025.11177119