赵智源，杜江锋，刘 勇，于 奇

(电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川成都 610054)

随着硅基功率二极管的研究逐渐成熟，其性能几乎接近硅的理论极限。第三代宽禁带半导体氮化镓(GaN)材料和器件具有高击穿电场、低导通电阻和高开关速度等明显优势，在未来大功率器件和高频功率电子系统中具有巨大的发展潜力。特别是随着高质量自支撑衬底GaN 外延材料技术的快速发展，GaN 垂直结构耐压功率器件的研究获得了广泛关注[1-6]。然而在垂直GaN 基PN 二极管高耐压器件工作时，PN 结边缘处不可避免地会产生电场拥挤现象，明显限制了器件击穿电压的提升。目前主流的解决方案是采用浮空场限环(FLR)、结终端扩展(JTE)等技术来缓解PN 结边缘的电场拥挤现象[7-13]，但工艺版图复杂、Mg 掺杂激活率低从而导致p-GaN 实现困难，限制了上述技术的应用。基于以上背景，本文提出了一种新型复合介质结构的垂直GaN 基高耐压梯形二极管，该新结构器件的特点是通过在PN 结的外侧引入复合介质层，从而在二极管的漂移区内部产生一个新的电场峰值来调制器件的电场分布。相比其他结终端的结构，该结构优势在于可以在提升器件耐压的同时，不影响器件的正向导通特性。

1 器件结构与仿真

具有双层复合介质结构的垂直GaN 基梯形二极管的横向截面图如图1 所示。该复合介质结构由一层高介电常数的材料(Si3N4)和一层低介电常数的材料(SiO2)组成并纵向排列于有源区的两侧。……