[发明专利]一种氧化镓基金属-氧化物半导体场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明属于半导体器件制备技术领域，提供了一种氧化镓基金属‑氧化物半导体场效应晶体管及其制备方法。以半绝缘氧化镓单晶为基体，其表面依次为非掺杂氧化镓层、锡层和图形化锡层；未被图形化锡层覆盖的锡层表面为氧化物介质层，氧化物介质层与图形化锡层间形成开口，开口数量是成对的，开口区域小于图形化锡层区域；开口区域的表面依次为钛层和金层，分别作为源电极和漏电极；氧化物介质层表面依次为钛层和金层，作为栅电极。本发明提出了一种有效而简便的工艺制造技术，解决了高性能氧化镓基金属‑氧化物半导体场效应晶体管的制备难题，实现新型氧化镓基金属‑氧化物半导体场效应晶体管的研制。

技术领域

本发明属于半导体器件制备技术领域，涉及一种氧化镓基金属-氧化物半导体场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

以氧化镓为代表的第三代宽禁带半导体材料因其禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速度高、耐腐蚀和抗辐照等突出优点，在高频、高功率、抗辐射等电子器件方面具有重要应用。特别是，氧化镓的禁带宽度高达4.9eV、击穿电场可达3.5×10⁶V/cm，以及具有比碳化硅和氮化镓更大的巴利加优值，成为功率半导体器件研制的重要候选材料。目前有关氧化镓基金属-氧化物半导体场效应晶体管的研究较少，器件结构和氧化物介质层材料比较单一，制备工艺不成熟。特别是在制备高性能源和漏极时使用了对氧化镓晶格损伤很大的离子注入方式进行局部重掺杂处理，虽然获得了良好的接触特性，但是晶格缺陷的出现显著增加了载流子输运损耗，尤其是在大功率条件下，由载流子损耗而产生的热效应，将会对器件性能造成极大影响，甚至可能会导致器件损毁。此外，离子注入的设备昂贵，工艺条件苛刻，工艺过程复杂。上述这些均不利于高性能氧化镓基金属-氧化物半导体场效应晶体管的研制。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述制备氧化镓基金属-氧化物半导体场效应晶体管研制过程中所面临的诸多技术难题，提出一种基于氧化镓单晶的金属-氧化物半导体场效应晶体管及其制备方法，器件的结构如图1所示，包括：轻掺杂氧化镓层、重掺杂氧化镓层、氧化镓单晶、氧化物介质层、栅电极、源和漏电极。

本发明的技术方案：

一种氧化镓基金属-氧化物半导体场效应晶体管，以半绝缘氧化镓单晶为基体，其表面依次为非掺杂氧化镓层、锡层和图形化锡层；未被图形化锡层覆盖的锡层表面为氧化物介质层，氧化物介质层与图形化锡层间形成开口，开口数量是成对的，开口区域小于图形化锡层区域；开口区域的表面依次为钛层和金层，分别作为源电极和漏电极；氧化物介质层表面依次为钛层和金层，作为栅电极；其中，锡层即为锡原子扩散轻掺杂氧化镓层，图形化锡层即为锡原子扩散重掺杂氧化镓层；

所述的非掺杂氧化镓层的厚度为10nm～100μm；

所述的锡层的厚度为1nm～1mm；

所述的图形化锡层的厚度为1nm～1mm；

所述的氧化物介质层的厚度为1nm～10μm；

所述的钛层的厚度为1nm～10μm；

所述的金层的厚度为1nm～10μm。

氧化镓基金属-氧化物半导体场效应晶体管的优选条件：

所述的非掺杂氧化镓层的厚度为100nm～10μm；

所述的锡层的厚度为10nm～10μm；

所述的图形化锡层的厚度为10nm～10μm；

所述的氧化物介质层的厚度为10nm～1μm；

所述的钛层的厚度为2nm～200nm；

所述的金层的厚度为10nm～1μm。

一种氧化镓基金属-氧化物半导体场效应晶体管的制备方法，步骤如下：