[發明專利]基于束縛電荷增強2DEG的氧化鎵異質結結構和異質結器件

有效

• 申請號: 202110414348.5
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113224142B
• 公開（公告）日: 2023-03-14
• 發明（設計）人: 馬曉華;陸小力;鄭雪峰;王志成;何云龍;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/267
• 分類號: H01L29/267;H01L29/778
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明涉及一種基于束縛電荷增強2DEG的氧化鎵異質結結構和異質結器件，該異質結結構包括：自下而上依次層疊設置的Ga₂O₃層、第一半導體層和第二半導體層，其中，第一半導體層的禁帶寬度大于Ga₂O₃層的禁帶寬度；第二半導體層的介電常數小于第一半導體層的介電常數。本發明的基于束縛電荷增強2DEG的氧化鎵異質結結構，將低介電常數的半導體材料與AlN/Ga₂O₃異質結結構結合，通過在低介電常數的半導體材料上施加正向電場來產生束縛電荷和AlN的極化電荷聯合，從而誘導AlN/Ga₂O₃異質結界面的二維電子氣濃度增大。

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，具體涉及一種基于束縛電荷增強2DEG的氧化鎵異質結結構和異質結器件。

背景技術

近年來，氧化鎵(Ga₂O₃)作為一種新興的寬禁帶氧化物半導體材料引起了科研人員的極大興趣。氧化鎵具有生長成本更低、吸收截止邊更短、高擊穿場強、禁帶寬度更大、高的熱穩定性和化學穩定性、以及耐輻照等諸多優點，一直以來都是光電探測領域的研究重點，在日盲紫外探測器以及超高壓功率器件等方面有重要的應用前景。

在氧化鎵的生長過程中，其內易產生缺陷，例如氧空位、鎵空位、間隙鎵原子、間隙氧原子等，這些非故意摻雜的缺陷不可控，因此，氧化鎵的導電性能并不好。而且，氧化鎵材料的電子遷移率很低，也是制約氧化鎵器件特性的主要因素。

為了提高載流子遷移率，可以考慮通過二維電子氣的方法，即利用材料異質結的能帶不連續，將載流子束縛在二維界面處移動，從而降低晶格散射，以提高載流子遷移率。但是由于Ga₂O₃材料本身沒有壓電特性，難以通過應力獲得二維電子氣界面。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于束縛電荷增強2DEG的氧化鎵異質結結構和異質結器件。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明提供了一種基于束縛電荷增強2DEG的氧化鎵異質結結構，包括：自下而上依次層疊設置的Ga₂O₃層、第一半導體層和第二半導體層，其中，

所述第一半導體層的禁帶寬度大于所述Ga₂O₃層的禁帶寬度；

所述第二半導體層的介電常數小于所述第一半導體層的介電常數。

在本發明的一個實施例中，所述第一半導體層的材料為AlN。

在本發明的一個實施例中，所述第二半導體層的介電常數≤3.9C²·N^-1·M^-2。

在本發明的一個實施例中，所述第二半導體層的材料為二氧化硅、氟硅玻璃、聚四氯乙烯、聚酰亞胺或無定型碳氮薄膜。

在本發明的一個實施例中，所述第一半導體層的厚度為50-80nm。

在本發明的一個實施例中，所述第二半導體層的厚度為50-80nm。

本發明提供了一種異質結器件，包括：

自下而上依次層疊設置的Ga₂O₃層、第一半導體層和第二半導體層，所述Ga₂O₃層、所述第一半導體層和所述第二半導體層形成氧化鎵異質結結構；

源極區域和漏極區域，位于所述氧化鎵異質結結構內，且相對設置在所述氧化鎵異質結結構的兩側；

源極，設置在所述源極區域上；