日本NCT公司近期重磅推出（011）系列高品質(zhì)外延片產(chǎn)品，其技術指標實現(xiàn)顯著突破。該產(chǎn)品將外延厚度從最初20微米大幅提升至30微米，同時精準控制外延層載流子濃度在2-5×10¹⁵ cm^-3區(qū)間。尤為值得一提的是，通過創(chuàng)新工藝技術，該產(chǎn)品成功將外延缺陷密度從80 pcs/cm²降至僅5 pcs/cm²，達到業(yè)界領先水平。

NCT技術專家指出，（011）襯底制備并不困難，但實現(xiàn)超厚外延的高質(zhì)量制備卻面臨極大挑戰(zhàn)。憑借在HVPE外延領域深厚的經(jīng)驗積累與工藝沉淀，NCT團隊成功攻克了這一技術瓶頸，但量產(chǎn)難度依然顯著。為持續(xù)引領行業(yè)創(chuàng)新，NCT已啟動2英寸、50微米厚度外延產(chǎn)品的研發(fā)攻關，致力于為客戶提供更優(yōu)解決方案。

由于該產(chǎn)品制備工藝復雜、良品率提升尚需時日，其定價略高于常規(guī)外延產(chǎn)品。因此，該產(chǎn)品主要面向具備深厚研發(fā)基礎、追求器件性能突破的高端客戶群體。業(yè)內(nèi)專家普遍認為，這款突破性外延產(chǎn)品的問世，將為氧化鎵功率器件性能提升注入強勁動力，助力其在高端應用領域?qū)崿F(xiàn)更大突破。

近期基于NCT（011）外延片的器件驗證結(jié)果陸續(xù)發(fā)布，以下是來自美國愛荷華州立大學的研究團隊最新發(fā)布的一項研究成果，后期陸續(xù)還會有多家單位陸續(xù)發(fā)表基于此款最新外延片的研究進展。

NCT在中國市場的發(fā)展與成功離不開其在中國大陸的戰(zhàn)略合作伙伴——天津市萬德思諾國際貿(mào)易有限公司（簡稱萬德思諾）。萬德思諾作為 NCT 在中國大陸地區(qū)的指定代理商，秉承“引領尖端技術，服務行業(yè)客戶”的理念，專注于超寬禁帶氧化鎵材料行業(yè)。公司為客戶提供國際先進的氧化鎵相關材料和裝備，滿足科研領域的高端需求，并為企業(yè)提供定制產(chǎn)業(yè)化方案，助力氧化鎵產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

通過萬德思諾的專業(yè)服務和支持，NCT 的氧化鎵產(chǎn)品得以更加高效地觸達中國大陸的客戶群體，促進雙方在技術研發(fā)、市場推廣以及客戶服務等方面的深入合作。目前，萬德思諾的合作客戶已涵蓋各大高校、科研院所及知名公司，氧化鎵行業(yè)客戶覆蓋率接近 100%，為 NCT 在中國市場的發(fā)展奠定了堅實的基礎。

未來，NCT 公司將繼續(xù)加大在氧化鎵材料領域的研發(fā)投入，致力于為全球客戶提供更高品質(zhì)的氧化鎵產(chǎn)品。同時，NCT 也將與萬德思諾攜手共進，共同探索氧化鎵材料的無限可能，為全球氧化鎵產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展貢獻力量。

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使用了日本Novel Crystal Technology提供的（011）外延產(chǎn)品制作的研究成果具體內(nèi)容如下：

由愛荷華州立大學的研究團隊最新發(fā)布了一項研究成果，研究名為：Over 3 kV and Ultra-Low leakage Vertical (011) β-Ga₂O₃ Power Diodes with Engineered Schottky Contact and High-permittivity Dielectric Field Plate（突破 3?kV 耐壓與極低漏電的垂直 (011) β-Ga₂O₃ 二極管：采用工程化肖特基和高介電常數(shù)場）。

一、 背景

β-Ga₂O₃ 因其約 4.8?eV 的超寬帶隙、可控淺摻雜以及高臨界擊穿場強（約8?MV/cm），在緊湊型高功率半導體器件中引起廣泛關注。尤其是熔體生長的 β-Ga₂O₃ 本征襯底的可獲得性，為超寬帶隙功率器件的大規(guī)模低成本制備提供了獨特機會。盡管已有多種場管理技術（如場板、溝槽結(jié)構(gòu)、保護環(huán)、深刻蝕和離子注入）在垂直 β-Ga₂O₃ 功率二極管中展示出優(yōu)異性能，但多數(shù)器件仍采用 HVPE 生長的厚度約 10?μm、(001) 取向的 β-Ga₂O₃ 外延層，其背景摻雜較高，且易形成線狀位錯，這些“致命缺陷”會導致漏電和擊穿電壓下降，限制器件高壓擴展。為克服這一問題，(011) 取向的 β-Ga₂O₃ 同質(zhì)外延生長被提出，可減少位錯對垂直電流方向漏電的影響。然而，目前 (011) β-Ga₂O₃ 肖特基二極管的基本電子特性及高壓性能尚缺系統(tǒng)研究。為實現(xiàn)千伏級高壓器件，邊緣場管理和肖特基接觸工程至關重要，可有效抑制金屬/β-Ga₂O₃ 結(jié)的隧穿漏電并提升擊穿電壓。本研究通過在(011) β-Ga₂O₃ 垂直肖特基二極管中集成高介電常數(shù)（ZrO₂）場板并優(yōu)化復合 Pt cap/PtO_x/Pt (1.5?nm) 陽極接觸，成功實現(xiàn)了超低漏電、多千伏擊穿電壓以及低導通電壓，展示了 (011) β-Ga₂O₃ 在高壓功率器件中的應用潛力及設計策略。

二、 主要內(nèi)容

本文報道了一種耐壓超過 3 kV、超低漏電的 (011) β-Ga₂O₃ 功率器件，該器件結(jié)合了肖特基勢壘工程與高介電常數(shù) (κ) 介質(zhì) (ZrO₂) 場板技術。(011) 取向的 β-Ga₂O₃ 實現(xiàn)了低本征摻雜和厚漂移層，這對支持 kV 級垂直 β-Ga₂O₃ 功率開關非常有利。肖特基勢壘工程采用復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）陽極接觸設計，利用 PtO_x 提升反向阻斷能力，同時通過薄 Pt 接觸層保持低導通電壓。研究團隊在同一晶片上系統(tǒng)研究了協(xié)同制備的 Pt/(011) β-Ga₂O₃ 肖特基二極管 (SBDs)。裸 SBD 的擊穿電壓約為 1.5 kV，而場板 Pt/(011) β-Ga₂O₃ SBD 通過邊緣電場管理將擊穿電壓提高至 2.75 kV。進一步通過復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）肖特基接觸的隧穿漏電管理，將場板二極管的擊穿電壓最終提升至 3.7 kV。值得注意的是，復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）接觸的導通電壓與 Pt/(011) β-Ga₂O₃ SBDs 相似。通過復合 Pt cap/PtO_x/Pt 接觸有效控制隧穿漏電，同時保持類似導通電壓，結(jié)合高 κ 介電 ZrO₂ 場板的邊緣電場降低以及 (011) β-Ga₂O₃ 材料自身的優(yōu)勢特性，這一策略展示了在開發(fā)超低漏電、多 kV 級垂直 (011) β-Ga₂O₃ 功率器件方面的巨大潛力。

三、 結(jié)論

本文報道了一種基于 (011) 取向 β-Ga₂O₃ 的高功率垂直型肖特基二極管，其采用高介電常數(shù)（κ）氧化鋯（ZrO₂）場板結(jié)構(gòu)，并通過復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）接觸實現(xiàn)了工程化的肖特基勢壘設計。該器件在反向偏壓下表現(xiàn)出優(yōu)異的電學性能，實現(xiàn)了超過 3 kV 的擊穿電壓以及極低的漏電流。與傳統(tǒng)的 Pt 肖特基接觸相比，復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）結(jié)構(gòu)在保持相似導通電壓的同時，顯著提升了反向阻斷能力并降低了漏電，為低損耗、高電壓功率器件的發(fā)展提供了新的可能。因此，本研究充分展示了 (011) β-Ga₂O₃ 的潛力，其厚漂移區(qū)具備低背景摻雜特性，再結(jié)合精心設計的器件制造策略，為高效千伏級垂直功率開關器件的發(fā)展提供了有前景的路徑。

圖1：(a) 和 (b) 分別為帶高介電常數(shù) ZrO₂ 場板的垂直型 (011) β-Ga₂O₃ 肖特基二極管的結(jié)構(gòu)示意圖，器件直徑為 100 μm。(a) 為復合 Pt cap/PtO_x/Pt（總厚 1.5 nm）肖特基接觸結(jié)構(gòu)；(b) 為單層 Pt 肖特基接觸結(jié)構(gòu)。(c) 為兩種二極管通過 1/C²–V 分析提取的肖特基勢壘高度（SBH），插圖顯示對應的摻雜濃度。

圖2：(a) 展示了直徑為 100 μm 的肖特基二極管的正向傳輸特性，器件分別采用復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）接觸和單層 Pt 接觸結(jié)構(gòu)，并對比了有無 20 μm 場板結(jié)構(gòu)的情況。所有樣品的理想因子均接近 1，表現(xiàn)出優(yōu)異的整流特性。(b) 展示了各類二極管的微分比導通電阻（R_on,sp）以及提取的最小比導通電阻。

圖3：直徑為 100 μm 的肖特基二極管（SBD）的反向 J–V 特性，比較了復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）接觸和單層 Pt 接觸器件在有無 20 μm 場板的情況下的表現(xiàn)。未加場板時，兩類器件的擊穿電壓相近，約在 1.4–1.6 kV 范圍。加上場板后，復合 Pt cap/PtO_x/Pt（1.5 nm）器件的反向漏電流顯著降低，擊穿電壓穩(wěn)定提高至超過 3 kV。插圖展示了帶場板的復合接觸器件的擊穿特性，該測試使用 UCSB 的獨立參數(shù)分析儀完成，可測量超過 3 kV，但噪聲底較高。

圖4：3 kV 條件下反向漏電流密度的基準對比圖，展示了制備的垂直 (011) β-Ga₂O₃ 肖特基二極管（SBD）與文獻中報道的基于 (001) 外延片的垂直 β-Ga₂O₃ SBD 的性能對比。

圖5：(a) 模擬的電場等高線分布圖，顯示直徑 100 μm 的復合 Pt cap/PtO_x/Pt (1.5 nm) 肖特基二極管在 20 μm ZrO₂ 場板下的電場分布，擊穿電壓為 V_br = -3692 V。(b) 沿切線 C-D（場板邊緣）的電場顯示，峰值電場出現(xiàn)在 ZrO₂/β-Ga₂O₃ 界面，為 5 MV/cm；沿平行平面切線 A-B 提取的電場為 2.53 MV/cm。

DOI:
doi.org/10.48550/arXiv.2510.25695

本文轉(zhuǎn)發(fā)自《亞洲氧化鎵聯(lián)盟》訂閱號