[發(fā)明專(zhuān)利]帶高阻層的MOSFET及其制備方法、功率晶體管模塊

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110532062.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113299756A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-08-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐光偉;劉琦;周選擇;龍世兵;趙曉龍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/78
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/78;H01L29/06;H01L21/34;H05B45/37
• 代理公司: 中科專(zhuān)利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 孫蕾

1.一種控制功率晶體管模塊的方法，包括：帶高阻層的金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管、襯底和深紫外發(fā)光二極管；所述金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管與所述深紫外發(fā)光二極管集成在所述襯底上，通過(guò)金屬層實(shí)現(xiàn)電連接；

根據(jù)所述金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管的導(dǎo)通或關(guān)斷狀態(tài),采用電壓控制開(kāi)關(guān)控制所述深紫外發(fā)光二極管回路的導(dǎo)通或斷開(kāi)；

當(dāng)所述金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，所述電壓控制開(kāi)關(guān)閉合，所述深紫外發(fā)光二極管回路導(dǎo)通，所述深紫外發(fā)光二極管開(kāi)啟并照射所述金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管，導(dǎo)致所述金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管內(nèi)部產(chǎn)生電子空穴對(duì)，電阻率降低，使所述功率晶體管模塊的導(dǎo)通電阻降低；

當(dāng)所述金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，所述電壓控制開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，所述深紫外發(fā)光二極管回路導(dǎo)通斷開(kāi)，所述深紫外發(fā)光二極管關(guān)閉，所述金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管電阻率升高，使所述功率晶體管的漏電流降低；

其中，所述金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管包括：

半絕緣襯底層、緩沖層、外延層、高阻層；

源電極、漏電極、柵電極；

其中，

所述半絕緣襯底層、所述緩沖層、所述外延層自下至上依次設(shè)置；

所述源電極、所述漏電極均設(shè)置在所述外延層上表面，所述源電極、所述漏電極與所述外延層均形成歐姆接觸；

所述外延層非歐姆接觸區(qū)域的上表面設(shè)置柵介質(zhì)；

所述柵電極設(shè)置在所述柵介質(zhì)的上表面；

所述外延層中位于所述柵電極、所述漏電極之間的非歐姆接觸區(qū)域設(shè)置所述高阻層；

所述高阻層包括N型氧化鎵，載流子濃度包括0～1×10¹⁶cm^-3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述半絕緣襯底層的摻雜雜質(zhì)包括鐵、鎂中的任意一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述外延層的載流子濃度包括1×10¹⁶cm^-3～1×10¹⁹cm^-3；所述緩沖層的載流子濃度包括1×10¹⁴cm^-3～1×10¹⁶cm^-3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述源電極包括Ti、Al、Au中的一種或多種；所述漏電極包括Ti、Al、Au中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述柵電極包括Ni、Pt、Au、Ti中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述金屬氧化物半導(dǎo)體型場(chǎng)效應(yīng)管的制備方法，包括：

采用帶有緩沖層和外延層的半絕緣氧化鎵襯底，在表面生長(zhǎng)絕緣層作為掩模；

采用光刻法和緩沖氧化物刻蝕法對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，僅保留漏電極、源電極、源電極與柵電極之間的預(yù)留位置處的所述絕緣層，暴露出所述漏電極與所述柵電極之間的外延層；

采用熱氧化法對(duì)所述漏電極與所述柵電極之間暴露出來(lái)的所述外延層進(jìn)行處理，形成高阻層；

采用緩沖氧化物刻蝕法去除殘余的所述絕緣層，利用電子束蒸發(fā)法生長(zhǎng)所述源電極和所述漏電極，并通過(guò)退火法形成歐姆接觸；

采用原子層沉積法在所述源電極、所述漏電極、所述高阻層表面生長(zhǎng)柵介質(zhì)；

采用光刻法和刻蝕法去除所述源電極、所述漏電極上表面的所述柵介質(zhì)；

采用電子束蒸發(fā)法在所述柵介質(zhì)上表面生長(zhǎng)柵電極。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，采用熱氧化法對(duì)所述漏電極與所述柵電極之間暴露出來(lái)的所述外延層進(jìn)行處理，形成高阻層，包括，采用熱氧化法在900～1200℃，1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的氧氣氛圍中對(duì)所述漏電極與所述柵電極之間暴露出來(lái)的所述外延層進(jìn)行處理，形成高阻層。