[发明专利]一种氧化镓基底场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供一种氧化镓基底场效应管制备方法，其中包括：步骤一、提供氧化镓基底；步骤二、在氧化镓基底表面淀积宽禁带氧化物层；步骤三、在宽禁带氧化物层上淀积高K介质层；步骤四、对宽禁带氧化物层和高K介质层进行光刻得到复合栅介质层；步骤五、生长源/漏电极金属以及栅电极金属。本发明还提供一种氧化镓基底场效应管。本发明能够通过复合栅介质层实现栅介质层与基底材料之间的高势垒和栅介质层的高介电常数，优化氧化镓基底场效应晶体管的结构及性能。

技术领域

本发明涉及微电子与纳米电子器件技术领域，尤其涉及一种氧化镓基底场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

随着晶体管特征尺寸的缩小，由于短沟道效应等物理规律和制造成本的限制，主流硅基材料与CMOS技术正发展到10纳米工艺节点而很难继续提升。目前，氧化镓因其优良的特性被认为是新一代集成电路半导体材料。氧化镓具有超宽的禁带宽度(4.8eV)和较大的击穿电场(8MV/cm)，在大功率元器件中有广泛的应用前景，有望成为新一代半导体材料。

栅介质层是场效应晶体管中重要的结构，栅介质层需要与半导体材料在界面产生较大的带偏，以有效抑制栅极漏电流。然而，由于氧化镓自身超宽的禁带宽度，在作为场效应晶体管的基底材料时，其栅介质层的选择范围变得非常有限。而满足禁带宽度要求的栅介质层材料，其介电常数又普遍很低。要保证同等的栅电极对沟道的控制能力，低介电常数的栅介质层的厚度会降低，导致栅极漏电流的增大，从而影响器件性能。

因此，亟需设计一种氧化镓基底场效应晶体管及其制备方法，具有满足禁带宽度要求的栅介质层，并且具有较高的介电常数，从而提高场效应晶体管的性能。

发明内容

本发明提供的氧化镓基底场效应晶体管及其制备方法，能够针对现有技术中氧化镓基底的场效应晶体管栅介质层无法在高禁带宽度和高介电常数之间均衡的不足，优化基于氧化镓材料的场效应晶体管的性能。

第一方面，本发明提供一种氧化镓基底场效应管制备方法，中包括：

步骤一、提供氧化镓基底；

步骤二、在所述氧化镓基底表面淀积宽禁带氧化物层；

步骤三、在所述宽禁带氧化物层上淀积高K介质层；

步骤四、对所述宽禁带氧化物层和所述高K介质层进行光刻得到复合栅介质层；

步骤五、生长源/漏电极金属以及栅电极金属。

可选的，上述氧化镓基底通过高温扩散或离子注入工艺掺杂为N型或P型。

可选的，上述宽禁带氧化物层的材料为Al₂O₃。

可选的，上述宽禁带氧化物层通过CVD、电镀、PVD、溅射、蒸发、旋涂、或ALD工艺进行淀积。

可选的，上述高K介质层的材料为HfO₂、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、HfZrO、Al₂O₃、La₂O₃、ZrO₂、LaAlO或Ta₂O₅。

可选的，上述高K介质层通过CVD、电镀、物理气相沉积PVD、溅射、蒸发、旋涂或ALD工艺进行淀积。

可选的，上述宽禁带氧化物层与所述高K介质层厚度比为1:2-1:5。

可选的，上述源/漏电极金属以及栅电极金属的材料为Al、Ti、Au、Cr、Pd或Pt。

可选的，上述源/漏电极金属以及栅电极金属通过电子束蒸发形成。

另一方面，本发明提供一种根据上述方法制备的氧化镓基底场效应管，其中包括：