[发明专利]基于氢气处理的氧化镓二极管开启电压降低方法

说明书

本发明公开了一种基于氢气处理的氧化镓二极管开启电压降低方法，主要解决现有氧化镓二极管开启电压高的问题。其方案是：根据氢气易发生爆炸的浓度及氢原子在氧化镓材料中的扩散速度，选取氢气浓度为0.1％～4％和75.6％～100％；选取多只氧化镓二极管器件将其单层摆放固定在存储罐内的底部并密封，再往存储罐内充入所选的氢气，直到罐内压强达到0.1～3MPa；选取恒温箱设备，根据氢气的燃点温度设置其工作温度为20～350℃；将充有氢气且内部放有器件的存储罐放入恒温箱中，打开电源静置储存1～100天后关闭电源取出器件，实现对器件开启电压的降低。本发明有效降低了氧化镓二极管的开启电压，可应用于高频电力电子系统。

技术领域

本发明属于宽禁带半导体技术领域，具体涉及一种降低Ga₂O₃二极管开启电压的方法，可用于高频电力电子系统。

背景技术

Ga₂O₃功率半导体器件作为一种非常有潜力的半导体元件，在电路中起到整流、放大、开关的作用，未来可以用做各种设备的电源、驱动负载以及电子设备的脉冲功率调节系统，在新能源、轨道交通、航空航天等领域具有重要的潜在应用价值。

随着空间电推进及电能管理领域的不断发展，对高性能电力电子器件提出了巨大的需求，Ga₂O₃功率器件正是满足这一需求的重要选择。二极管是Ga₂O₃功率器件的主要研究内容之一，开启电压是二极管的一个重要器件参数，开启电压的大小，直接影响着器件的开关转换速度和电能损耗，进而影响着器件在实际中的应用。目前，大多数研究主要通过改变二极管器件的结构来降低开启电压。

邓小川等人在申请号为202010126013.9专利文献中提出通过将三沟道的积累型沟道MOSFET与JFET串联结合而制作出一种超势垒二极管，该二极管相较于传统二极管增加了两个槽栅垂直积累沟道，由原来的单一沟道结构变为三沟道结构，极大地提高沟道中的载流子密度，从而降低器件的开启电压。

何云龙等人在申请号为202111070355.4专利文献中提出通过在漂移层的上表面开设凹槽，并在凹槽中填充金属Ni，使得金属Ni与Ga₂O₃漂移层形成肖特基接触，以控制器件的关断，通过阳极金属层与Ga₂O₃漂移层形成欧姆接触，降低氧化镓肖特基功率二极管的开启电压。

上述两种方法虽说可降低二极管器件的开启电压，但这些方法由于都需要增加工艺步骤，技术难度较大，成品率低，制造成本高。

发明内容：

本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提供一种基于氢气处理的氧化镓二极管开启电压降低方法，以提高器件成品率，降低制造成本。

为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一，技术原理

氢气是相对分子质量最小的物质，常温下，氢气的性质很稳定，不容易与其它物质发生化学反应。但当条件改变时，如点燃、加热、使用催化剂时，会发生强烈反应，如当氢气被钯或铂金属吸附后具有较强的活性；当空气中的体积分数为4％-75.6％时，容易引起爆炸；当氢气分子进入金属的晶格中，会造成“氢脆”现象。

氢气在很多领域都有广泛的用途：在医疗上，常用高压氢气治疗肝脏寄生虫感染；在化工领域上，氢气常被用作一种特种气体或者化工原料；在石化工业中，氢气可作为洗发精、润滑剂以及家庭清洁剂的氢化剂；在电子制造领域，氢可用作材料的改性，如氢注入；