[发明专利]常关型氧化镓场效应晶体管结构

说明书

本发明提供了一种常关型氧化镓场效应晶体管结构，属于半导体器件技术领域，自下至上包括衬底层和n型掺杂氧化镓沟道层，所述n型掺杂氧化镓沟道层上设有源极、漏极和栅极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间，所述栅极下方的所述n型掺杂氧化镓沟道层内设有无电子沟道区。本发明提供的常关型氧化镓场效应晶体管结构，无需在栅下制备凹槽，而是通过高温氧化形成无电子沟道区，在无电子沟道区上形成栅极，避免了刻蚀损伤和刻蚀深度不可控的问题，提高了饱和电流和击穿电压。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，更具体地说，是涉及一种常关型氧化镓场效应晶体管结构。

背景技术

由于缺乏有效的P型掺杂和注入技术，常关型氧化镓场效应晶体管通常采用栅下深凹槽技术实现，凹槽一般通过干法刻蚀实现。利用栅下深凹槽技术实现常关型氧化镓场效应晶体管器件，刻蚀深度不可控，阈值不稳定；氧化镓具有较强的抗刻蚀性，干法刻蚀会导致栅下凹槽表面粗糙不平整，从而会导致器件工作时栅下区域出现尖峰电场，影响器件的击穿特性，同时，刻蚀会引入材料损伤问题，会严重影响器件饱和电流和击穿电压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种常关型氧化镓场效应晶体管结构，以解决现有栅下深凹槽技术存在的刻蚀深度不可控、存在刻蚀损伤、表面粗糙、阙值不稳定、严重影响饱和电流和击穿电压等技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种常关型氧化镓场效应晶体管结构，自下至上包括衬底层和n型掺杂氧化镓沟道层，所述n型掺杂氧化镓沟道层上设有源极、漏极和栅极，所述栅极位于所述源极和所述漏极之间，所述栅极下方的所述n型掺杂氧化镓沟道层内设有无电子沟道区。

进一步地，所述无电子沟道区的长度小于等于所述栅极的长度。

进一步地，所述无电子沟道区的数量为大于等于1的整数，所述栅极的数量为大于等于1的整数，且所述无电子沟道区均位于所述栅极的下方。

进一步地，所述衬底层为至少一层半导体材料、金属材料或者绝缘介质，其中，与所述n型掺杂氧化镓沟道层相连接的所述衬底层为绝缘介质层。

进一步地，所述n型掺杂氧化镓沟道层自下至上包括第一n型掺杂氧化镓沟道层和第二n型掺杂氧化镓沟道层，所述第一n型掺杂氧化镓沟道层和所述第二n型掺杂氧化镓沟道层的掺杂浓度不相等。

进一步地，所述的常关型氧化镓场效应晶体管结构还包括场板，所述场板为源场板、栅场板和漏场板，或者为其中的任意一个，或者为其中的任意两个。

进一步地，所述n型掺杂氧化镓沟道层与所述栅极之间设有栅介质层。

进一步地，所述源极和所述栅极之间、所述漏极和所述栅极之间具有钝化层。

进一步地，所述钝化层为一层绝缘介质或者多层绝缘介质。

本发明提供的常关型氧化镓场效应晶体管结构的有益效果在于：与现有技术相比，本发明常关型氧化镓场效应晶体管结构，不需要干法刻蚀工艺，避免了刻蚀导致的表面粗糙、材料损伤和刻蚀不均匀等问题，有利于降低器件的漏电特性，提升器件的耐压特性和开关特性，同时能够提升器件阈值电压的均匀性，利于大规模生产。

本发明另一目的在于提供一种常关型氧化镓场效应晶体管结构的制备方法，包括：

在n型掺杂氧化镓沟道层上淀积掩膜层，所述掩膜层为金属或者绝缘介质；

利用光刻、显影、干法刻蚀或者湿法腐蚀方法去除待制作的无电子沟道区上方的掩膜层；

在氧气氛围进行高温退火，形成无电子沟道区；

所述高温退火温度为300℃-1300℃，高温退火时间≥30s。