具有亚微米鳍宽度的 2.34 kV $\b{eta}$-Ga2O3 垂直沟道 RESURF 肖特基势垒二极管
应用物理
2025-09-29 v1
摘要
在本信中，我们提出了一种千伏级 -Ga2O3 垂直沟道肖特基势垒二极管，其场板结合了亚微米尺寸的窄鳍宽度（Wfin）结构。我们使用了由多层薄 TiO2 和 Al2O3 堆叠组成的纳米层状电介质，作为 RESURF 电介质和场板边缘终端。200 nm 和 500 nm 的 Wfin 均展现出优异的导通性能，其比导通电阻（Ron,sp）为 9.8-12 mohmcm2，整流比为 10^10。采用自对准光刻胶平坦化与回刻蚀工艺来暴露鳍顶部以形成肖特基接触，从而消除了亚微米级加工中关键的光刻对准挑战。我们在灾难性击穿前实现了 2.34 kV 的击穿电压，且漏电流极低。经金属-氧化物-半导体（MOS）测试结构验证，测得的击穿电压受限于沟道底部拐角处的电介质击穿。TCAD 仿真表明，由于 RESURF 效应，金属-半导体结表面的电场降低，导致击穿前反向漏电流极低。利用从高压 CV 测量中准确提取的漂移层掺杂分布，通过 TCAD 仿真提取出 -Ga2O3 中的平行平面电场为 3.8 MV/cm。计算得出的功率品质因数为 0.867 GW/cm2（考虑电流扩展时为 0.56 GW/cm2）。将高k电介质与自对准光刻胶平坦化相集成以增强 RESURF，为实现高品质因数、低漏电流的高性能垂直器件提供了一条有前景的途径。
引用
@article{arxiv.2509.21857,
title = {2.34 kV \b{eta}-Ga2O3 Vertical Trench RESURF Schottky Barrier Diode with sub-micron fin width},
author = {Chinmoy Nath Saha and Saurav Roy and Yizheng Liu and Carl Peterson and Sriram Krishnamoorthy},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.21857},
year = {2025}
}