CN113990918B - 一种具有阶梯屏蔽环的垂直型ⅲ族氮化物功率半导体器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种具有阶梯屏蔽环的垂直型Ⅲ族氮化物功率半导体器件及其制备方法，由下自上依次包括阴极电极、重掺杂N型氮化物衬底区、轻掺杂N型氮化物漂移区、重掺杂P型氮化物区、阳极电极，在所述轻掺杂N型氮化物漂移区中重掺杂P型氮化物区下方嵌入有轻掺杂P型氮化物屏蔽环；通过大量仿真计算分析得知，在轻掺杂N型氮化物漂移区嵌入有轻掺杂P型氮化物屏蔽环，可以在保持器件尺寸不变的前提下，大幅度提高器件的反向耐压能力，同时反向漏电也得到了进一步的降低，使器件应用在更高电压场景下成为可能。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构及其制备方法与应用，属于半导体器件技术领域。
背景技术
相较于以硅为代表的第一代半导体和以砷化镓为代表的第二代半导体，以碳化硅和III族氮化物为代表的第三代半导体，因其禁带宽度大、高临界击穿场强、高热导率、电子饱和漂移速率高等优良特性，在高频通信、电力电子等领域具有广阔的应用前景。
目前，可以广泛应用的氮化镓基器件主要是横向型高电子迁移率晶体管(HighElectron Mobility Transistors,HEMT)。但横向型器件的主要缺点是器件的反向击穿电压与器件横向的电极间距成比例，导致高压工作场景应用中需要更大的器件尺寸，这大大提高了器件的工艺制备成本。为了解决这一问题，完全垂直型器件能够以增加器件的垂直漂移层厚度实现更大的反向击穿电压，同时有效避免横向结构和准垂直结构中出现的电流拥挤效应，减小正向导通电阻。
在器件的反向阻断过程中，优良的反向击穿特性可以通过调节器件内部的电场分布均匀实现，但同时在器件结构参数优化过程中，会产生局部电场聚集导致的器件提前击穿现象。
肖特基势垒二极管因其具有压降低、开关速度快等优点而成为现代电力电子***的重要组成部分。为了满足消费电子、高频通讯器件的应用，对传统肖特基二极管在高压、大功率应用场景中提出了更高要求，器件的性能限制也越来越突出。
在高反向偏压场景中，平面型肖特基势垒二极管(Planar Schottky BarrierDiode,SBD)往往因为肖特基接触势垒下方的强电场聚集而产生明显的势垒降低效应，从而产生较大的反向漏电流，限制了肖特基势垒二极管的反向击穿特性。这个问题可以通过采用混合PiN结势垒肖特基二极管(Merged PiN Schottky diode,MPS diode)新结构得以解决。相对比于传统平面肖特基势垒二极管，氮化镓垂直型混合PiN结势垒肖特基二极管能有效的调制肖特基接触势垒下方的电场分布，利用相邻PN结的耗尽区叠加，可以对肖特基接触势垒形成良好的电场屏蔽效应，避免因势垒降低效应引起的大泄露电流和提前击穿问题。但当p-GaN的掺杂浓度过高时，强电场聚集发生在p-GaN结构底部的拐角处，从而再次造成器件的提前击穿，限制了器件的反向阻断性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构；本发明提出一种有效解决p-GaN高掺杂情况下氮化镓垂直型混合PiN结势垒肖特基二极管局部电场聚集问题的技术方案，具体如下：
1、通过二次外延或多次外延加离子注入的生长方法实现重掺杂p-GaN下方的浅掺杂阶梯状屏蔽环结构，屏蔽环的耗尽作用可以有效的缓解重掺杂p-GaN结构底部的拐角处的强电场聚集，对其形成了电场屏蔽保护作用；
2、通过优化p-GaN浅掺杂阶梯状屏蔽环的参数(镁离子掺杂浓度、上阶梯厚度、下阶梯厚度)，得到大幅度提升的反向阻断特性。该器件结构的物理机理为浅掺杂p-GaN与n型漂移层形成PN结的空间电荷耗尽区，该空间电荷耗尽区的宽度会随着反偏压的变化而发生改变，从而实现将聚集的局部电场疏散，使得电场分布更加均匀，以达到提高器件反向击穿电压的目的。
术语解释：
1、干法刻蚀，是用等离子体进行薄膜刻蚀的技术。
2、MOCVD法，是在MOCVD炉内气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术。
本发明的技术方案为：
一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，由下自上依次包括阴极电极、重掺杂N型氮化物衬底区、轻掺杂N型氮化物漂移区、重掺杂P型氮化物区、阳极电极，在所述轻掺杂N型氮化物漂移区中重掺杂P型氮化物区下方嵌入有轻掺杂P型氮化物屏蔽环；
根据本发明优选的，所述轻掺杂P型氮化物屏蔽环呈阶梯状，上阶梯的厚度T1为0.5-2.0μm，下阶梯的厚度T2为1.0-10.0μm，下阶梯的宽度W为1.0-4.0μm；
最优选的，上阶梯的厚度T1为2.0μm，下阶梯的厚度T2为8.0μm，下阶梯的宽度W为2μm。
根据本发明优选的，所述轻掺杂P型氮化物屏蔽环中镁离子掺杂浓度为1e15cm-3-5e17cm-3。
进一步优选的，所述轻掺杂P型氮化物屏蔽环中镁离子掺杂浓度为1e16cm-3-8e16cm-3。
最优选的，所述轻掺杂P型氮化物屏蔽环中镁离子掺杂浓度为3e16cm-3。
根据本发明优选的，所述重掺杂N型氮化物衬底区为重掺杂N型氮化镓衬底区，所述轻掺杂N型氮化物漂移区为轻掺杂N型氮化镓漂移区，所述重掺杂P型氮化物区为重掺杂P型氮化镓区。
上述具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构的制备方法，包括步骤如下：
(1)在阴极电极上依次生长重掺杂N型氮化物衬底区、轻掺杂N型氮化物漂移区；
(2)对轻掺杂N型氮化物漂移区进行ICP刻蚀后，进行二次外延生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化物屏蔽环；
(3)继续依次外延生长重掺杂P型氮化物区、阳极电极，既得。
根据本发明优选的，步骤(2)中，进行二次外延生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化物屏蔽环，具体实现步骤包括：
①利用干法刻蚀工艺，在轻掺杂N型氮化物漂移区上刻蚀沟槽区域，对刻蚀表面进行损伤处理；
②利用二氧化硅作为硬质掩膜，遮挡未刻蚀的轻掺杂N型氮化物漂移区，分别利用氨气作为N源，二茂镁作为掺杂源，H2作为载气，采用MOCVD法在轻掺杂N型氮化物漂移区上表面同质外延一层P型氮化物；
③MOCVD炉内原位退火，激活P型掺杂的镁离子，生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化物屏蔽环。
根据本发明优选的，步骤(2)中，进行ICP刻蚀后，进行多次外延加离子注入的工艺生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化物屏蔽环，具体实现步骤包括：
A、利用干法刻蚀工艺，在轻掺杂N型氮化物漂移区上刻蚀沟槽区域，对刻蚀表面进行损伤处理；
B、利用离子注入机在轻掺杂N型氮化物漂移区的沟槽区域底面进行Mg离子注入，离子注入的功率能量设置为150～300keV，注入深度为0.3～0.6μm；
C、在氮气、氨气、氩气、氢气中的一种或两种以上任意配比的混合物的气体氛围中，进行快速热退火处理，快速热退火处理的温度范围为400～1500℃，退火时间为10～90min；
D、采用MOCVD法外延生长0.3～0.6μm的N型氮化物，硅的掺杂浓度为2e16cm-3；
E、多次重复步骤B至步骤D，直至生成出规定厚度的轻掺杂P型氮化物屏蔽环。
Ⅲ族氮化物材料体系可以氮化镓材料。
上述具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构在高频、高压和大功率的功率电子与集成***中的应用。
本发明的有益效果为：
1、本发明在垂直型混合PiN结势垒肖特基二极管的重掺杂p-GaN区域底部设置阶梯状浅掺杂阶梯状p-GaN区域，形成屏蔽环结构，有效地缓解在重掺杂p-GaN区域拐角处的局部电场聚集问题，从而提高器件的反向阻断性能。
2、本发明利用ICP干法刻蚀形成沟槽区域，然后使用MOCVD二次外延生长浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环。本发明制备方法适用于III族氮化物体系，工艺相对简单，且激活效率较高，获得的P型结构较为稳定。本发明所涉及的相关工艺是现有的，具体的工艺条件和沉积温度等也是本领域技术人员所熟知的。
附图说明
图1为本发明提出的具有浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环的混合PiN结势垒肖特基二极管的结构示意图；
图2为传统平面混合PiN结势垒肖特基二极管的结构示意图；
图3为阶梯状p-GaN屏蔽环的镁掺杂浓度和器件反向击穿电压的关系图。
图4为阶梯状p-GaN屏蔽环的上阶梯厚度和器件反向击穿电压的关系图；
图5为阶梯状p-GaN屏蔽环的下阶梯厚度和器件反向击穿电压的关系图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本发明作进一步限定，但不限于此。
实施例1
一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，如图1所示，由下自上依次包括阴极电极、重掺杂N型氮化镓衬底区、轻掺杂N型氮化镓漂移区、重掺杂P型氮化镓区、阳极电极，在轻掺杂N型氮化镓漂移区中重掺杂P型氮化镓区下方嵌入有轻掺杂P型氮化镓屏蔽环；浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环位于重掺杂p-GaN的下方，其可与n型浅掺杂的漂移层形成PN结，耗尽作用可以调控重掺杂p-GaN结构拐角处的强电场。
传统平面混合PiN结势垒肖特基二极管的结构如图2所示，通过大量仿真计算分析得知，在轻掺杂N型氮化镓漂移区嵌入有轻掺杂P型氮化镓屏蔽环，可以在保持器件尺寸不变的前提下，大幅度提高器件的反向耐压能力，同时反向漏电也得到了进一步的降低，使器件应用在更高电压场景下成为可能。
实施例2
根据实施例1所述的一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，其区别在于：
轻掺杂P型氮化镓屏蔽环呈阶梯状，上阶梯的厚度T1为0.5-2.0μm，下阶梯的厚度T2为1.0-10.0μm，下阶梯的宽度W为1.0-4.0μm；轻掺杂P型氮化镓屏蔽环中镁离子掺杂浓度为1e15cm-3-5e17cm-3。
当阶梯厚度T1、T2取值较大时，屏蔽环结构更加深入器件内部，耗尽区可以拓展到漂移层的深处，承担电压的区域增大，因此可以实现更高的反向击穿电压。镁离子掺杂浓度的选取，可以保证屏蔽环结构的有效耗尽保护作用，避免浓度过低时屏蔽环的耗尽作用太小可忽略，以及浓度过高时强耗尽作用造成局部电场聚集，引起器件的提前击穿。
实施例3
根据实施例2所述的一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，其区别在于：
上阶梯的厚度T1为2.0μm，下阶梯的厚度T2为8.0μm，下阶梯的宽度W为2μm。
轻掺杂P型氮化镓屏蔽环中镁离子掺杂浓度为3e16cm-3。
重掺杂N型氮化镓衬底区厚度为2μm，掺杂元素为硅，掺杂浓度为5e18cm-3；轻掺杂N型氮化镓漂移区厚度为15μm，掺杂元素为硅，掺杂浓度为2e16cm-3。重掺杂P型氮化镓区结构为方形，深度为2μm，宽度为4μm，掺杂离子为Mg离子，掺杂浓度为1e18cm-3。中间肖特基接触宽度设置为2μm。
实施例4
实施例1或2任一所述的具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构的制备方法，包括步骤如下：
(1)在阴极电极上依次生长重掺杂N型氮化镓衬底区、轻掺杂N型氮化镓漂移区；
(2)对轻掺杂N型氮化镓漂移区进行ICP刻蚀后，进行二次外延生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化镓屏蔽环；即得到具备浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环的垂直型MPS二极管；利用MOCVD进行二次外延生长，材料层与层之间轮廓清晰，且分布均匀，避免了离子注入方式中材料的晶格损伤。
具体实现步骤包括：
①利用干法刻蚀工艺，在轻掺杂N型氮化镓漂移区上刻蚀沟槽区域，对刻蚀表面进行损伤处理；
②利用二氧化硅作为硬质掩膜，遮挡未刻蚀的轻掺杂N型氮化镓漂移区，分别利用氨气(NH3)作为N源，二茂镁(Cp2Mg)作为掺杂源，H2作为载气，采用MOCVD法在轻掺杂N型氮化镓漂移区上表面同质外延一层P型氮化镓；
③MOCVD炉内原位退火，激活P型掺杂的镁离子，生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化镓屏蔽环。
(3)继续依次外延生长重掺杂P型氮化镓区、阳极电极，既得。
实施例5
根据实施例4所述的具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构的制备方法，其区别在于：
步骤(2)中，进行ICP刻蚀后，进行多次外延加离子注入的工艺生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化镓屏蔽环，具体实现步骤包括：
A、利用干法刻蚀工艺，在轻掺杂N型氮化镓漂移区上刻蚀沟槽区域，对刻蚀表面进行损伤处理；
B、利用离子注入机在轻掺杂N型氮化镓漂移区的沟槽区域底面进行Mg离子注入，离子注入的功率能量设置为150～300keV，注入深度为0.3～0.6μm；
C、在氮气、氨气、氩气、氢气中的一种或两种以上任意配比的混合物的气体氛围中，进行快速热退火处理，快速热退火处理的温度范围为400～1500℃，退火时间为10～90min；以提高Mg离子在氮化镓内的激活率；
D、采用MOCVD法外延生长0.3～0.6μm的N型氮化镓，硅的掺杂浓度为2e16cm-3；
E、多次重复步骤B至步骤D，直至生成出规定厚度的轻掺杂P型氮化镓屏蔽环。
离子注入工艺实现注入层与基体之间没有界面，结合强度高、附着性好，不会改变器件的外形尺寸和表面光洁度。
实施例6
实施例3所述的具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构的制备方法，包括步骤如下：
(1)分别利用三甲基铵(TMGa),氨气(NH3)作为Ga源和N源，SiH3CH3作为N型杂质源，H2作为载气，在MOCVD中实现在2μm厚的低缺陷，低位错的重掺杂N型氮化镓衬底区，硅的掺杂浓度为5e18cm-3；
(2)分别利用三甲基铵(TMGa),氨气(NH3)作为Ga源和N源，SiH3CH3作为N型杂质源，H2作为载气，在重掺杂N型氮化镓衬底区表面同质外延一层15μm厚的轻掺杂N型氮化镓漂移区，硅的掺杂浓度为2e16cm-3；
(3)在外延片上利用SiO2做硬质掩膜版，起到遮挡外延片中部分不进行刻蚀区域的作用，在Cl2/BCl3/Ar的混合气氛中利用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)进行阶梯沟槽区域刻蚀；
(4)干法刻蚀后，材料表面存在大量的带有斜坡的尖峰和毛刺，将样品放入25％的TMAH溶液中，在85℃条件下处理1小时去除因刻蚀造成的表面损伤：然后将样品放入丙酮中加热至85℃，水浴加热10分钟；异丙醇超声清洗5分钟，去离子水冲洗6遍，氮气吹干后使用热板烘干；将浓度为25wt％的氨水溶液水浴加热至85℃，放入样品，水浴加热10分钟；从氨水中取出样品后使用去离子水冲洗6遍，去除表面的氨水，终止氨水的表面处理作用，吹干后使用热板烘干；利用原子力显微镜测试刻蚀深度和刻蚀形貌；
(5)利用三甲基镓(TMGa)、二茂镁(Cp2Mg)和氨气(NH3)分别作为Ga、Mg和N源，H2作为载气，利用MOCVD方法在阶梯状沟槽区域同质外延生长P型浅掺杂氮化镓层，形成阶梯屏蔽环，镁的掺杂浓度区间为1e16cm-3-8e16cm-3；
(6)继续依次外延生长重掺杂P型氮化镓区、阳极电极。
实施例7
实施例3所述的具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构的制备方法，利用多次外延加离子注入方式制备，包括步骤如下：
(1)分别利用三甲基铵(TMGa),氨气(NH3)作为Ga源和N源，SiH3CH3作为N型杂质源，H2作为载气，在MOCVD中实现在2μm厚的低缺陷，低位错的N型重掺杂氮化镓衬底层，硅的掺杂浓度为5e18cm-3；
(2)分别利用三甲基铵(TMGa),氨气(NH3)作为Ga源和N源，SiH3CH3作为N型杂质源，H2作为载气，在N型重掺杂氮化镓衬底层表面同质外延一层15μm厚的N型轻掺杂氮化镓漂移层，硅的掺杂浓度为2e16cm-3；
(3)在外延片上利用SiO2做硬质掩膜版，起到遮挡外延片中部分不进行刻蚀区域的作用，在Cl2/BCl3/Ar的混合气氛中利用电感耦合等离子体刻蚀(ICP)进行阶梯沟槽区域刻蚀；
(4)干法刻蚀后，材料表面存在大量的带有斜坡的尖峰和毛刺，将样品放入25％的TMAH溶液中，在85℃条件下处理1小时去除因刻蚀造成的表面损伤：然后将样品放入丙酮中加热至85℃，水浴加热10分钟；异丙醇超声清洗5分钟，去离子水冲洗6遍，氮气吹干后使用热板烘干；将浓度为25wt％的氨水溶液水浴加热至85℃，放入样品，水浴加热10分钟；从氨水中取出样品后使用去离子水冲洗6遍，去除表面的氨水，终止氨水的表面处理作用，吹干后使用热板烘干；利用原子力显微镜测试刻蚀深度和刻蚀形貌；
(5)利用三甲基镓(TMGa)，氨气(NH3)分别作为Ga源和N源，H2作为载气，利用MOCVD方法在阶梯状沟槽区域同质外延生长300nm～500nm厚的N型氮化镓层；
(6)利用离子注入机对阶梯状沟槽底部外延生长的N型氮化镓层进行Mg离子注入，调整离子注入的能量，实现300nm～500nm厚P型氮化镓层作为屏蔽环区域，随后去除表面SiO2硬质掩膜，进行快速热退火处理(PIA)，处理过程为在氮气氛围中进行快速热退火处理，高温退火的温度范围为450℃，退火时间为20分钟，以提高P型氮化镓层内部的空穴激活率。
(7)多次重复步骤(5)与步骤(6)，生长出规定厚度的p-GaN屏蔽环；
(8)继续依次外延生长重掺杂P型氮化镓区、阳极电极。
实施例8
变化实施例1中具有浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环的平面混合PiN结势垒肖特基二极管结构中屏蔽环的镁离子掺杂浓度(变化范围为1e16cm-3-8e16cm-3)，通过数值仿真获得器件的反向击穿电压与浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环区域中镁离子掺杂浓度的关系图，如图3所示。
图3中标注出了无屏蔽环结构的传统平面混合PiN结势垒肖特基二极管的反向击穿电压为1123V，用作参照。此时N型浅掺杂漂移层浓度设置为2e16cm-3。相对比于传统平面混合PiN结势垒肖特基二极管的反向击穿电压(1123V)，具有浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环的器件表现出更高的反向击穿电压；进一步地，最优镁离子掺杂浓度为3e16cm-3。随着镁离子掺杂浓度的增大，反向击穿电压表现出先增大后减小的趋势，但均表现出高于1123V的反向击穿电压数值。通过TCAD仿真的结果分析可得，具备了阶梯状屏蔽环结构之后，可以有效提高反向击穿电压，表现出更优良的反向阻断特性，通过优化镁离子的掺杂浓度，可以进一步实现更好的反向耐压能力。反向阻断性能的优劣主要表现在反向击穿电压的大小上。
实施例9
变化实施例1中具有浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环的平面混合PiN结势垒肖特基二极管结构中屏蔽环的上阶梯厚度(变化范围为0.5μm-2.0μm),通过数值仿真获得器件的反向击穿电压与浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环上阶梯厚度的关系图，如图4所示。此时阶梯状p-GaN屏蔽环的镁掺杂浓度设置为4e16cm-3。T1的值越大，表现出越高的反向击穿电压。随着屏蔽环上阶梯厚度的增大，反向击穿电压表现出单调上升的趋势，在T1为2.0μm的条件下，实现最高1811V的反向击穿电压。
实施例10
变化实施例1中具有浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环的平面混合PiN结势垒肖特基二极管结构中屏蔽环的下阶梯厚度(变化范围为1μm-10μm),通过数值仿真获得器件的反向击穿电压与浅掺杂阶梯状p-GaN屏蔽环下阶梯厚度的关系图，如图5所示。此时阶梯状p-GaN屏蔽环的镁掺杂浓度设置为4e16cm-3。T2的值越大，表现出越高的反向击穿电压，并在其宽度到达8μm时趋于饱和，器件内部结构表现为p-GaN屏蔽环下阶梯接近于n型重掺杂衬底区。随着屏蔽环下阶梯厚度的增大，反向击穿电压表现出近乎单调上升的趋势，在T2为10μm的条件下，实现最高2381V的反向击穿电压。通过TCAD仿真的结果分析可得，越大的阶梯厚度可以实现越深的耗尽区深度，有效的利用N型轻掺杂氮化镓漂移层来均匀电场分布，以实现较好的反向阻断性能。
Claims (10)
1.一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，其特征在于，由下自上依次包括阴极电极、重掺杂N型氮化物衬底区、轻掺杂N型氮化物漂移区、重掺杂P型氮化物区、阳极电极，在所述轻掺杂N型氮化物漂移区中重掺杂P型氮化物区下方嵌入有轻掺杂P型氮化物屏蔽环；
所述轻掺杂P型氮化物屏蔽环呈阶梯状，上阶梯的厚度T1为0.5-2.0μm，下阶梯的厚度T2为1.0-10.0μm，下阶梯的宽度W为1.0-4.0μm。
2.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，其特征在于，上阶梯的厚度T1为2.0μm，下阶梯的厚度T2为8.0μm，下阶梯的宽度W为2μm。
3.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，其特征在于，所述轻掺杂P型氮化物屏蔽环中镁离子掺杂浓度为1e15cm-3-5e17cm-3。
4.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，其特征在于，所述轻掺杂P型氮化物屏蔽环中镁离子掺杂浓度为1e16cm-3-8e16cm-3。
5.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，其特征在于，所述轻掺杂P型氮化物屏蔽环中镁离子掺杂浓度为3e16 cm-3。
6.根据权利要求1所述的一种具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构，其特征在于，所述重掺杂N型氮化物衬底区为重掺杂N型氮化镓衬底区，所述轻掺杂N型氮化物漂移区为轻掺杂N型氮化镓漂移区，所述重掺杂P型氮化物区为重掺杂P型氮化镓区。
7.权利要求1-6任一所述的具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)在阴极电极上依次生长重掺杂N型氮化物衬底区、轻掺杂N型氮化物漂移区；
(2)对轻掺杂N型氮化物漂移区进行ICP刻蚀后，进行二次外延生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化物屏蔽环；
(3)继续依次外延生长重掺杂P型氮化物区、阳极电极，既得。
8.根据权利要求7所述的具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，进行二次外延生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化物屏蔽环，具体实现步骤包括：
①利用干法刻蚀工艺，在轻掺杂N型氮化物漂移区上刻蚀沟槽区域，对刻蚀表面进行损伤处理；
②利用二氧化硅作为硬质掩膜，遮挡未刻蚀的轻掺杂N型氮化物漂移区，分别利用氨气作为N源，二茂镁作为掺杂源，H2作为载气，采用MOCVD法在轻掺杂N型氮化物漂移区上表面同质外延一层P型氮化物；
③MOCVD炉内原位退火，激活P型掺杂的镁离子，生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化物屏蔽环。
9.根据权利要求7所述的具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，进行ICP刻蚀后，进行多次外延加离子注入的工艺生长形成阶梯状的轻掺杂P型氮化物屏蔽环，具体实现步骤包括：
A、利用干法刻蚀工艺，在轻掺杂N型氮化物漂移区上刻蚀沟槽区域，对刻蚀表面进行损伤处理；
B、利用离子注入机在轻掺杂N型氮化物漂移区的沟槽区域底面进行Mg离子注入，离子注入的功率能量设置为150～300keV，注入深度为0.3～0.6μm；
C、在氮气、氨气、氩气、氢气中的一种或两种以上任意配比的混合物的气体氛围中，进行快速热退火处理，快速热退火处理的温度范围为400～1500℃，退火时间为10～90min；
D、采用MOCVD法外延生长0.3～0.6μm的N型氮化物，硅的掺杂浓度为2e16 cm-3；
E、多次重复步骤B至步骤D，直至生成出规定厚度的轻掺杂P型氮化物屏蔽环。
10.权利要求1-6任一所述的具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构的应用，其特征在于，具有屏蔽环结构的Ⅲ族氮化物垂直型功率器件结构在高频、高压和大功率的功率电子与集成***中的应用。
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