[发明专利]常关型场效应晶体管及其制备方法

说明书

本公开提供一种常关型场效应晶体管及其制备方法，包括：Ga₂O₃半绝缘衬底；Ga₂O₃缓冲层；n型Ga₂O₃沟道层，居中位置采用离子注入方式形成掺杂补偿区域；源极重掺杂区，位于n型Ga₂O₃沟道层一侧的上部；漏极重掺杂区，位于n型Ga₂O₃沟道层另一侧的上部；栅介质层，位于所述掺杂补偿区域之上，其两侧分别为源电极和漏电极；以及栅电极，位于所述栅介质层之上。在制备时，先清洗衬底；在衬底上外延生长n型掺杂的Ga₂O₃沟道层；在n型掺杂的Ga₂O₃沟道层中制备掺杂补偿区域；在n型掺杂的Ga₂O₃沟道层两侧制备源重掺杂区和漏重掺杂区；制备栅介质层；在栅介质层的两侧位置制备源电极和漏电极；以及制备栅电极，进而完成常关型场效应晶体管的制备。

技术领域

本公开涉及微电子技术领域，尤其涉及一种常关型场效应晶体管及其制备方法，具体为常关型氧化镓场效应晶体管结构。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)作为第四代半导体材料，具有禁带宽度大、击穿场强高、导通功耗低等特点，特别适用于制备高压大功率器件。n型Ga₂O₃掺杂比较容易实现，但是p型高效掺杂的Ga₂O₃技术还不成熟。因此，目前报道的Ga₂O₃场效应晶体管(MOSFET)基本上是以常开型Ga₂O₃MOSFET为主。这类器件处于常开状态，器件的稳定性较差，且电路也比较复杂。

随着应用领域的扩展，在电动汽车、工业发动机等许多领域，为了有效的实现功率转换和控制，迫切需要高性能功率器件。常关型MOSFET可以采用单电源进行供电，有利于简化电路，增加电路的可靠性。此外，常关型MOSFET还具有良好的耐压性能，低导通损耗性能和良好的栅控制能力。因此，常关状态的Ga₂O₃ MOSFET器件具有十分重要的应用前景。然而，由于p型掺杂的Ga₂O₃很难实现，常关状态的Ga₂O₃MOSFET器件结构报道非常少。比如Takafumi Kamimura等人报道了在采用分子束外延方法制备p型非故意掺杂的沟道层，然后在沟道层两侧采用离子注入方法Si元素，形成n型重掺杂区域，制备了常关型Ga₂O₃MOSFETs。[Normally-Off Ga₂O₃ MOSFETs With Unintentionally Nitrogen-DopedChannel Layer Grown by Plasma-Assisted Molecular Beam Epitaxy，IEEE ElectronDevice Letters，40(7)1064，2019]。但是，文献中所述常关型氧化镓场效应晶体管器件，其氧化镓沟道层为非故意掺杂类型。这种沟道类型的制备与设备、工艺参数等因素密切相关，且外延的沟道层可能为弱n型，也可能为弱p型，沟道的自由载流子浓度难以精确控制。

发明内容

(一)要解决的技术问题

基于上述问题，本公开提供了一种常关型场效应晶体管及其制备方法，以缓解现有技术中常关型氧化镓场效应晶体管器件制备时，氧化镓沟道的自由载流子浓度难以精确控制等技术问题。

(二)技术方案

本公开的一个方面，提供一种常关型场效应晶体管，包括：

Ga₂O₃半绝缘衬底；