[發(fā)明專利]一種新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)及制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010767834.0
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN111799326B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張彥芳;鐘乘煌;何曉;丁盛;高梁
• 申請（專利權(quán)）人: 無錫職業(yè)技術(shù)學(xué)院
• 主分類號: H01L29/778
• 分類號: H01L29/778;H01L21/335;H01L29/06
• 代理公司: 無錫華源專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32228
• 代理人: 過顧佳;聶啟新

1.一種新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)包括：

襯底；

氮化鎵層，所述氮化鎵層形成在所述襯底上；

氮化鎵鋁層，所述氮化鎵鋁層形成在所述氮化鎵層上形成氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面形成二維電子氣；

ε相氧化鎵層，所述ε相氧化鎵層形成在所述氮化鎵鋁層上。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)還包括：

源極、漏極和柵極，所述源極和漏極穿過所述ε相氧化鎵層、氮化鎵鋁層并沉積形成在所述氮化鎵層上表面與所述氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸，所述柵極生長在所述ε相氧化鎵層的上表面并與所述ε相氧化鎵層形成肖特基接觸；

所述源極、漏極和柵極均采用金屬材料制成，柵介質(zhì)采用鐵電材料制成，所述新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)形成為鐵電柵場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述ε相氧化鎵層的厚度為10nm～20nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化鎵鋁層的厚度為20～30nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化鎵鋁層中鋁組分為0.25～0.35。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述氮化鎵層的厚度為400nm～1μm。

7.一種新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)的制作方法，用于制作形成如權(quán)利要求1-6任一所述的新型二維電子氣濃度調(diào)控的晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述方法包括：

準(zhǔn)備襯底；

在所述襯底上制作氮化鎵層；

在所述氮化鎵層上制作氮化鎵鋁層形成氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)，所述氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)界面形成二維電子氣；

在所述氮化鎵鋁層上制作ε相氧化鎵層。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法還包括：

在制作得到所述氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)后，使用干法刻蝕方法對所述氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行器件隔離并制作得到漏極和源極，所述源極和漏極穿過所述氮化鎵鋁層并沉積形成在所述氮化鎵層上表面與所述氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)形成歐姆接觸；

在制作得到所述ε相氧化鎵層后，在所述ε相氧化鎵層表面制作得到柵極，所述柵極與所述ε相氧化鎵層形成肖特基接觸。

9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述在所述氮化鎵鋁層上制作ε相氧化鎵層，包括：

使用乙酰丙酮鎵為鎵源、使用Mist-CVD方法在所述氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)上沉積所述ε相氧化鎵層。

10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述在所述氮化鎵鋁層上制作ε相氧化鎵層，包括：

使用氯化鎵和氧氣為前驅(qū)體、使用HVPE方法在所述氮化鎵鋁/氮化鎵異質(zhì)結(jié)構(gòu)上沉積所述ε相氧化鎵層。