【器件论文】高温存储应力下采用结端部延伸结构的 2.2 kV β-Ga₂O₃ 肖特基势垒二极管可靠性提升

        由中国科学技术大学的研究团队在学术期刊 IEEE Transactions on Electron Devices 发布了一篇名为Reliability Enhancement of a 2.2 kV β-Ga₂O₃ Schottky Barrier Diode With Junction Termination Extension Under High-Temperature Storage Stress（高温存储应力下采用结端部延伸结构的2.2 kV β-Ga₂O₃肖特基势垒二极管可靠性提升）的文章。

摘要

        β-氧化镓（β-Ga₂O₃）功率二极管在高温高压环境下具有应用潜力。基于氧化镍（NiO）的结点延伸技术（JTE）可防止二极管过早击穿，充分利用 β-Ga₂O₃ 的高导电系数。然而，采用 JTE 技术的 β-Ga₂O₃ 肖特基势垒二极管（SBD）在高温存储应力（HTSS）下的可靠性值得关注。本研究对 JTE-SBD 实施 250 ℃ 高温存储应力测试，并探究器件性能随存储时间的变化规律。测试期间，二极管导通电压（V_on）从 0.90 V 升至 1.10 V，击穿电压（BV）呈现先升后降趋势。测量表明 NiO 载流子浓度（N_A）先下降后上升，导致峰值电场发生变化。为提升器件可靠性，本文提出氧退火工艺。经此处理后， JTE-SBD 在测试期间导通电压仅上升 0.10 V。由于 NiO 载流子浓度更低且更稳定，退火处理后的 JTE-SBD 平均击穿电压在 124 小时高温存储后仍维持在 2231 V。X 射线光电子能谱（XPS）谱图揭示了 NiO N_A 变化的成因。本研究深化了对 β-Ga₂O₃ 与 NiO 可靠性的认识，为提升 NiO/β-Ga₂O₃ JTE-SBD 的稳定性提供了有效策略。

原文链接：

https://doi.org/10.1109/TED.2026.3664054