【器件论文】4 英寸晶圆上制备的 > 13.5 kV 场板型 NiO/β-Ga₂O₃ 异质结整流器的稳定性研究

        由美国佛罗里达大学的研究团队在学术期刊 ECS Journal of Solid State Science and Technology 发布了一篇名为 Stability Study of >13.5 kV Field Plated NiO/β-Ga₂O₃ Heterojunction Rectifiers Fabricated on 4-Inch Wafers（ 4 英寸晶圆上制备的 > 13.5 kV 场板型 NiO/β-Ga₂O₃ 异质结整流器的稳定性研究）的文章。

摘要

        在 4 英寸 β-Ga₂O₃ 晶圆上，该研究团队制备了直径为 100 um 的垂直 NiO/β-Ga₂O₃ 异质结二极管，采用介质辅助场板边缘终端技术，并掺杂了约 10 - 14 um 厚的 Si，其漂移层浓度为 8.5×10¹⁵ cm^-1。这些二极管的击穿电压（VB）超过了 13.5 kV，受测量设备的限制，其导通电压（V_ON）约为 2.2 V，导通电阻 R_ON 为 5.5 mΩ·cm²。异质结的平均临界击穿场强约为 9.6-13.5 MV/cm，处于已报道的 β-Ga₂O₃ 理论值范围（8-15 MV/cm）之内。相关最大功率品质因数 VB²/R_ON 达到了 > 33.1 GW/cm²。扫描透射电子显微镜（STEM）显示，多晶 NiO 层具有多个晶向，且器件堆叠结构清晰。在 NiO 沉积后 10 天和 150 天进行的前向电流-电压测量显示，其导通行为稳定，低偏置电流仅发生微小变化。横截面 STEM 和能量色散 X 射线光谱（EDS）分析表明，这种微小劣化与 NiO 上 Ni 接触外边缘（约 500 nm）的氧化有关，而 NiO/β-Ga₂O₃ 异质结本身保持完好。这些结果表明，在晶圆级基板上制备的 NiO/β-Ga₂O₃ 异质结整流器能够稳定地工作在超高电压下，凸显了其在下一代极端电压电力电子领域的潜力。

原文链接：

https://doi.org/10.1149/2162-8777/ae72ce