本发明涉及功率半导体器件，特别涉及一种准垂直结构的硅基氮化镓sbd器件及其制备方法。
背景技术：
1、半导体功率器件是电能转换的核心元件，为了满足更高的功率密度和低功耗，器件向着小尺寸高频率的方向发展。第三代半导体gan具有高击穿场强和bfom值，使其能够获得更低的导通电阻，功率密度显著提高。大多数的研究集中在algan/gan异质横向结构，其产生的高浓度2deg，具有极高的电子迁移率，但产热严重，电流崩塌效应导致动态电阻高。随着外延技术的突破，准垂直结构的硅基氮化镓继承了硅器件发展的同时，使得电流为gan体材料分布，散热均匀，器件开关过程中的动态电阻更加稳定。
2、常规的准垂直结构硅基氮化镓sbd器件为内外圆环设计，中间区域是圆形阳极金属，外围是圆环型阴极金属结构。在sbd器件边缘，电势线密集，峰值电场易达到临界击穿场强，击穿电压远低于理论值，后续改进的场限环、结终端扩展和p+保护环等终端技术，采用pn结原理，在器件刻蚀过程中，产生的等离子体损伤和mg离子钝化，使得耐压并没有显著提升。高质量的介质层难以生长，fp技术难以运用，反向漏电依旧很高。这些不利因素，都制约了准垂直结构硅基氮化镓sbd器件在功率器件领域的应用。
技术实现思路
1、本申请通过提供一种准垂直结构的硅基氮化镓sbd器件及其制备方法，解决了现有技术中常规gan基横向sbd中电流限域性强，异质结产生的高浓度2deg产热集中，散热能力差，且易发生电流崩塌效应的问题，实现了峰值电场远离器件表面，体材料的电流传输方式，使得电流密度分布在整个氮化镓漂移区更均匀，器件可靠性得到提升。
2、本申请实施例提供了一种准垂直结构的硅基氮化镓sbd器件，包括：
3、si衬底；
4、aln/algan缓冲层，设置于所述si衬底上方；
5、n+型gan传输层，设置于所述aln/algan缓冲层上方；
6、n-型gan漂移层，呈叉指型设置于所述n+型gan传输层上方；
7、高阻区终端，设置于所述n-型gan漂移层上部周缘，所述高阻区终端通过在所述漂移层上部注入高能离子制备；
8、介质层，设置于所述n-型gan漂移层上表面周缘；
9、阴极金属层，覆盖所述n+型gan传输层上表面、所述n-型gan漂移层侧壁、所述介质层侧壁、及所述介质层上表面部分区域；
10、阳极金属层，设置于于所述n-型gan漂移层上表面，且被所述介质层包围。
11、上述实施例的有益效果在于：该sbd器件的高阻区终端相较于通用的flr、jte和p+保护环，可以避免刻蚀后修复等离子损伤，带来的h原子钝化mg离子，从而需要额外退火重新激活离子形成共价键的问题；同时削弱了边缘电场强度，增加击穿电压；该sbd器件中呈叉指结构漂移层及跨越至台面的阴极金属设计，以牺牲中间区域低电流密度的有源区为代价，改善了电流集边效应，增强整体正向电流密度，单位面积上的通态压降显著降低；实现了峰值电场远离器件表面，体材料的电流传输方式，使得电流密度分布在整个氮化镓漂移区更均匀，器件可靠性得到提升。aln/algan缓冲层用以解决gan与si衬底晶格失配和热膨胀系数差异大的问题，避免应力过大或片子碎裂。
12、在本申请其中一个实施例中，所述n+氮化镓传输层掺杂si，电阻率为0.001～0.005ω·cm，厚度为2～4μm。
13、在本申请其中一个实施例中，所述n-氮化镓漂移区为耐压区域，掺杂少量si，电阻率为1～20ω·cm，厚度为1～3μm。
14、在本申请其中一个实施例中，所述高阻区终端为所述高能离子注入，产生晶格损伤，在所述n-型gan漂移层形成缺陷能级，从而捕获自由载流子，所述n-型gan漂移层边缘区域呈现电阻特性。氮气氛围下500～550℃低温退火，优化高阻特性，此时方块电阻为8×10^13～2×10^14ω/□，其中注入区域为叉指型窗口。
15、在本申请其中一个实施例中，所述高能离子为ar离子、h2离子、o2离子或n2离子。注入高能离子，产生晶格损伤，形成高阻区终端，氮气氛围下退火，优化高阻特性。采用上述离子对漂移层进行等离子体处理后，均可使其具备高阻特性。
16、在本申请其中一个实施例中，所述介质层为sog，通过旋涂的方式均匀覆盖在所述n-型gan漂移层上，厚度为1～1.5μm。sog为液体硅化物，经高温固化，形成高质量的固体介质层。
17、在本申请其中一个实施例中，所述阴极金属层为堆垛金属，从内至外围接触层、阻挡层和惰性金属层。阴极金属层底层为接触层且具备优异导电性，上层为导电的惰性金属，增加可靠性，中间为阻挡层，防止上层金属扩散至接触界面，造成电阻变大，阴极金属在结构上呈现为凹槽台阶状，横跨gan传输层和漂移层。
18、本申请实施例还提供了一种上述准垂直结构的硅基氮化镓sbd器件的制备方法，包括以下步骤：
19、在所述si衬底上生长所述aln/algan缓冲层；
20、在所述aln/algan缓冲层上生长所述n+型gan传输层，用于底层电流传输；
21、在所述n+型gan传输层上生长所述n-型gan漂移层；
22、在所述n-型gan漂移层上通过pecvd淀积氧化硅并匀胶，开出图形窗口，注入ar离子，氮气氛围下退火，形成所述高阻区终端；
23、旋涂sog硅化物至所述n-型gan漂移层表面作为所述介质层，高温固化，并湿法腐蚀去除所述n-型gan漂移层上方的所述介质层；
24、沿所述高阻区终端中心区域，深槽刻蚀，刻蚀至所述n+型gan传输层，刻蚀后的所述n-型gan漂移层整体结构为叉指型；
25、溅射阴极金属，去除n-型gan漂移层及部分sog介质层上的阴极金属，使得欧姆接触区域横跨所述n+型gan传输层上表面、所述n-型gan漂移层侧壁、所述sog介质层侧壁及所述sog介质层上表面部分区域，形成阴极金属层；
26、蒸发阳极金属，氮气气氛下形成肖特基接触，形成阳极金属层。
27、本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
28、1.该sbd器件的高阻区终端相较于通用的flr、jte和p+保护环，可以避免刻蚀后修复等离子损伤，带来的h原子钝化mg离子，从而需要额外退火重新激活离子形成共价键的问题；同时削弱了边缘电场强度，增加击穿电压，有效提升器件可靠性。
29、2.该sbd器件中呈叉指结构漂移层及跨越至台面的阴极金属设计，以牺牲中间区域低电流密度的有源区为代价，改善了电流集边效应，增强整体正向电流密度，单位面积上的通态压降显著降低，从而进一步提升器件可靠性。
1.一种准垂直结构的硅基氮化镓sbd器件，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的硅基氮化镓sbd器件，其特征在于：所述n+氮化镓传输层掺杂si，电阻率为0.001～0.005ω·cm，厚度为2～4μm。
3.根据权利要求2所述的硅基氮化镓sbd器件，其特征在于：所述n-氮化镓漂移区为耐压区域，掺杂si，电阻率为1～20ω·cm，厚度为1～3μm。
4.根据权利要求1所述的硅基氮化镓sbd器件，其特征在于：所述高阻区终端为所述高能离子注入，产生晶格损伤，在所述n-型gan漂移层形成缺陷能级，从而捕获自由载流子，所述n-型gan漂移层边缘区域呈现电阻特性。
5.根据权利要求4所述的硅基氮化镓sbd器件，其特征在于：所述高能离子为ar离子、h离子、o离子或n离子。
6.根据权利要求1所述的硅基氮化镓sbd器件，其特征在于：所述介质层为sog，通过旋涂的方式均匀覆盖在所述n-型gan漂移层上，厚度为1～1.5μm。
7.根据权利要求1所述的硅基氮化镓sbd器件，其特征在于：所述阴极金属层为堆垛金属，从内至外围接触层、阻挡层和惰性金属层。
8.一种根据权利要求1-7任一所述的准垂直结构的硅基氮化镓sbd器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
