[發明專利]絕緣襯底的高性能氧化鎵場效應晶體管制備方法

在審

• 申請號: 202011067739.6
• 申請日: 2020-10-07
• 公開（公告）號: CN112133755A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 周弘;雷維娜;楊蓉;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/06;H01L29/10;H01L29/24
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種絕緣襯底的高性能氧化鎵場效應晶體管制備方法，其特征在于，包括如下：

(1)選擇摻雜濃度為1e18cm^-3-3e18 cm^-3的n型β-Ga₂O₃單晶襯底，再依次在丙酮溶液、無水乙醇、去離子水中各超聲清洗5min，再用氮氣吹干；

(2)采用多次機械剝離法，在清洗后的n型β-Ga₂O₃單晶襯底上通過刀片或鑷子使晶體沿著(100)面解理，獲得微米級β-Ga₂O₃薄膜，并將其粘合在膠帶上，再用膠帶將β-Ga₂O₃晶片進行反復的粘合剝離，直至得到納米級的β-Ga₂O₃薄膜；

(3)選取厚度為200nm-400nm的絕緣襯底片，浸泡在丙酮溶液中18-24小時，以去除有機污染物，再用去離子水沖洗，使其干燥，用以作為氧化鎵場效應晶體管的柵電壓阻擋層；

(4)施加10-1500g/cm²的壓力，將(2)制得納米級β-Ga₂O₃薄膜的膠帶粘附在(3)清洗干燥后的絕緣襯底片，停留30s-40s后去除膠帶，以獲得良好的界面特性；

(5)用丙酮將β-Ga₂O₃薄膜/絕緣襯底片浸泡15min-25min，以去除剝離膠帶殘留物，再用去離子水依次進行沖洗和干燥；

(6)在清洗完成之后的β-Ga₂O₃薄膜上光刻形成源極及漏極區域，并用Ar等離子體轟擊表面為30s，以產生高密度的表面缺陷作為施主，以減小Ti與β-Ga₂O₃歐姆接觸電阻；

(7)通過電子束蒸發E-Beam系統分別在源極區域和漏極區域淀積厚度為15nm/60nm/50nm的Ti/Al/Au，再將電子束蒸發完成后的片子放入剝離液中5min-10min，以去掉光刻膠和多余的金屬，通過剝離形成源端電極和漏端電極；

(8)通過原子層淀積工藝ALD，以三甲基鋁TMA和水蒸汽H₂O作為前驅體，在制作完源端電極及漏端電極的器件表面淀積厚度為15nm的Al₂O₃；

(9)在Al₂O₃表面通過光刻形成柵極區域，再通過電子束蒸發E-Beam系統在柵極區域淀積厚度為50nm/50nm的Ni/Au，將電子束蒸發完成后的片子放入剝離液中5min-10min，以去掉光刻膠和多余的金屬，通過剝離形成柵電極，完成器件制備。

2.根據權利要求1所述的方法，其中(4)中的絕緣層襯底，采用禁帶寬度較大且熱導率較高的SiO₂或藍寶石或AlN或金剛石材料。

3.根據權利要求1所述的方法，其中(9)中采用原子層淀積ALD工藝淀積Al₂O₃，其工藝條件如下：

反應室壓力：880Pa，

反應室氣體：高純氮氣，

反應室氣體流速：300sccm，

Al₂O₃生長速率：0.5nm/min，

Al₂O₃生長時間：40min-100min。