[發明專利]p型金屬氧化物電流阻擋層Ga2

有效

• 申請號: 202110690729.6
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113421914B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 張春福;黃鈺文;陳大正;許育;張進成;郝躍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/06
• 分類號: H01L29/06;H01L29/10;H01L29/24;H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;王喜媛

1.一種基于p型金屬氧化物電流阻擋層的Ga₂O₃垂直金屬氧化物半導體場效應晶體管，自下而上包括：漏極（1）、氧化鎵襯底（2）、氧化鎵漂移層（3）、氧化鎵溝道層（4）、柵介質層（5）、柵極（6），該氧化鎵漂移層（3）的兩側設置有電流阻擋層（7）、中間設置有電流孔徑（8），氧化鎵溝道層（4）和柵介質層（5）的兩側設置有源極（9），其特征在于：

所述電流阻擋層（7），采用摻雜有硼元素的p型金屬氧化物材料，且分別與氧化鎵漂移層（3）和氧化鎵溝道層（4）形成兩個異質結。

2.根據權利要求1所述的晶體管，其特征在于：

所述電流阻擋層（7）采用的p型金屬氧化物材料為氧化鎳、氧化錫、氧化亞銅、三氧化鎢、三氧化鉬、五氧化二釩中的任意一種；

所述柵介質層（5）采用的材料為三氧化二鋁、氮化硅、二氧化硅中的任意一種。

3.根據權利要求1所述的晶體管，其特征在于：所述氧化鎵溝道層（4）兩側的源極（9）下方與電流阻擋層（7）上方的區域設置有摻雜濃度為10¹⁷-10²⁰cm^-3的重摻雜氧化鎵，以改善源極的歐姆接觸。

4.根據權利要求1所述晶體管，其特征在于：所述p型金屬氧化物電流阻擋層（7）的厚度為0.2um-2um，其摻雜硼的濃度為10¹⁷-10¹⁹cm^-3。

5.根據權利要求1所述晶體管，其特征在于：

所述氧化鎵漂移層（3）的厚度為5-12um；

所述氧化鎵溝道層（4）的厚度為0.05-0.3um，硅的摻雜濃度為10¹⁷-10¹⁸cm^-3；

所述柵介質層（5）的厚度范圍為30nm-500nm；

所述電流孔徑（8），其寬度為5um-30um，用于作為電流垂直流通通道。

6.一種基于p型金屬氧化物電流阻擋層的Ga₂O₃垂直金屬氧化物半導體場效應晶體管制備方法，其特征在于，包括如下：

1）采用氫化物氣相外延技術，在氧化鎵襯底（2）上生長摻雜了硅的氧化鎵漂移層（3），硅的摻雜濃度為10¹⁶-10¹⁷cm^-3；

2）采用化學機械拋光工藝，對生長好的氧化鎵漂移層（3）進行拋光處理，以去除表面的凹坑，其厚度為5-12um；

3）采用干法刻蝕工藝，通過BCl₃/Ar混合氣體對氧化鎵漂移層（3）的兩側進行干法刻蝕；

4）采用磁控濺射或電子束蒸發技術，在氧化鎵漂移層（3）兩側生長厚度為0.2-2um的p型金屬氧化物作為電流阻擋層（7），并采用離子注入技術，對該電流阻擋層進行濃度為10¹⁷-10¹⁹cm^-3的硼離子注入再退火；

5）采用氫化物氣相外延技術，在氧化鎵漂移層（3）之上生長一層0.05um-0.30um摻雜硅的氧化鎵溝道層（4），其硅的摻雜濃度為10¹⁷-10¹⁸cm^-3；

6）采用原子層沉積工藝，在氧化鎵溝道層（4）上生長一層厚度為30nm-500nm的柵介質層（5）；

7）采用反應離子刻蝕，在氧化鎵溝道層（4）以及柵介質層（5）兩側刻蝕出源電極接觸窗口，并在源電極接觸窗口區域進行10¹⁷-10²⁰cm^-3的重摻雜，再退火以激活雜質；

8）采用電子束蒸發工藝，在N₂的氛圍下，通過退火，在源接觸窗口沉積Ti/Au作為源電極（9），在氧化鎵襯底（2）的背面沉積Ti/Au作為漏電極（1），在柵介質層（5）的上方沉積上Ti/Pt/Au作為柵電極（6）；電流阻擋層（7）分別與氧化鎵漂移層（3）和氧化鎵溝道層（4）形成兩個異質結。