氧化镓MOSFET的制备方法技术

一种氧化镓MOSFET半导体器件，其中包括：氧化镓基衬底；设置于氧化镓基衬底上的漏极和源极；所述氧化镓基衬底中至少在漏极和源极的下方区域设置有高掺杂氧化镓，掺杂浓度为10

Preparation of gallium oxide MOSFET

【技术实现步骤摘要】
氧化镓MOSFET的制备方法
本专利技术涉及半导体领域，进一步涉及氧化镓MOSFET的制备方法。
技术介绍
目前氧化镓材料还难以实现有效P型掺杂，导致增强型氧化镓MOSFET难以轻易的得到很高的开关比。而对于耗尽型的氧化镓MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)来说，虽然不需要使用复杂的结构或者工艺就能轻易实现，但是现有的器件也存在阈值电压过高(＞30V)的问题，严重影响了器件实际应用。氧化镓(Ga2O3)因其优良的特性，包括超宽的禁带宽度(4.8eV)、大的击穿电场(8MV/cm)，在大功率器件中有广泛应用前景，有望成为新一代半导体材料。然而，氧化镓功率增强型MOSFET存在电流开关比不高，耗尽型MOSFET关断阈值电压过高的问题。这阻碍了氧化镓材料的有效利用，因此亟需要一种方法提高氧化镓器件的开关比。目前提出的提高增强型MOSFET开关比的方法是通过栅槽结构或者FinFET(FinField-effecttransistor)结构实现。目前氧化镓材料难以实现有效的P型掺杂，因此在制作增强型MOSFET时只能使用非故意掺杂的氧化镓作为沟道。非故意掺杂的氧化镓在材料制备过程中会无意的引入一些施主杂质，从而导致绝缘性能不佳。因此增强型氧化镓MOSFET在关态时漏电流较大，器件开关比不高。栅槽结构及FinFET结构的MOSFET制备工艺复杂，增加了器件量产的难度及成本。同时两种方法都需要经过刻蚀过程，刻蚀将会引入大量缺陷和表面态，对于器件的性能有较大的影响。影响载流子的输运增大导通电阻的同时还使得栅介质与氧化镓的接触处更容易发生击穿。而对于本方法而言，制作器件的工艺简单，同时不需要经过刻蚀过程。另外对于耗尽型的氧化镓MOSFET(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor)来说，虽然不需要使用复杂的结构或者工艺就能轻易实现，但是现有的器件也存在阈值电压过高(＞30V)的问题，严重影响了器件实际应用。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种氧化镓MOSFET的制备方法，以至少部分解决上述技术问题。(二)技术方案根据本专利技术的一方面，提供一种氧化镓MOSFET半导体器件，其中包括：氧化镓基衬底；设置于氧化镓基衬底上的漏极和源极；所述氧化镓基衬底中至少在漏极和源极的下方区域设置有高掺杂氧化镓，掺杂浓度为1017-1020cm-3；栅介质层，设置于氧化镓基衬底上未覆盖源极和漏极的区域；栅极，设置于所述栅介质层之上。在进一步的实施方案中，氧化镓基衬底为用于制作增强型氧化镓MOSFET的衬底，包括：半绝缘β氧化镓层；非故意掺杂β氧化镓，设置于半绝缘β氧化镓层之上；掺杂氧化镓，设置于所述非故意掺杂β氧化镓的部分区域中，该区域位于源极和漏极的下方。在进一步的实施方案中，氧化镓基衬底为用于制作耗尽型MOSFET的衬底，包括：半绝缘层β氧化镓；非故意掺杂β氧化镓，设置于半绝缘层β氧化镓之上；掺杂氧化镓，设置于所述非故意掺杂β氧化镓之上。在进一步的实施方案中，源极和漏极金属为高功函数金属，可以为镍，铂或者钯或者其他功函数高于4.5eV的金属。在进一步的实施方案中，掺杂氧化镓的掺杂元素为硅Si、锡Sn或者其他能使氧化镓表现出N型导电特性的元素。根据本专利技术的另一方面，提供一种氧化镓增强型或者耗尽型MOSFET半导体器件的制备方法，其中包括：制备氧化镓基衬底；在氧化镓基衬底中至少部分区域设置有掺杂氧化镓，掺杂浓度在1017-1020cm-3，设置于氧化镓基衬底上的漏极和源极下方；在氧化镓衬底的掺杂氧化镓之上形成漏极和源极，在氧化镓基衬底上未覆盖源极和漏极的区域形成栅介质层；在栅介质层上形成栅极。在进一步的实施方案中，制备氧化镓基衬底，包括：形成半绝缘层β氧化镓；在半绝缘层β氧化镓之上形成非故意掺杂β氧化镓；所述非故意掺杂β氧化镓的部分区域中形成掺杂氧化镓，该区域位于源极和漏极的下方。在进一步的实施方案中，制备氧化镓基衬底，包括：形成半绝缘层β氧化镓；在半绝缘层β氧化镓之上形成非故意掺杂β氧化镓；在所述非故意掺杂β氧化镓全部表面区域形成掺杂氧化镓。在进一步的实施方案中，源极和漏极金属为功函数高于4.5eV的金属。在进一步的实施方案中，掺杂氧化镓的掺杂元素为硅Si、锡Sn或者其他能使氧化镓表现出N型导电特性的元素。(三)有益效果本专利技术中将原来使用的低功函数源漏电极金属换成本方案中的高功函数金属，则可以提高器件的开关比，降低器件在关态时的泄漏电流。相较于比较常见的栅槽结构和FinFET结构的器件，本专利技术在制备过程中不需要对氧化镓工作部分使用刻蚀工艺，因此刻蚀工艺对器件造成的如栅极漏电流大，栅极提前击穿，沟道迁移率降低等问题在新方案中不再存在。相较于原有的使用低功函数金属做源漏电极的耗尽型MOSFET器件，若使用本专利技术则可以有效的改善原器件存在的器件阈值电压过高的问题。器件制备工艺简单成熟，器件所使用的工艺步骤均为已经成熟的半导体器件制备工艺，同时具有与硅材料器件制备工艺兼容的优点。附图说明图1-6是本专利技术实施例增强型氧化镓MOSFET制备方法流程图。图7-12是本专利技术实施例耗尽型氧化镓MOSFET制备方法流程图。图13和14是本专利技术实施例的一种氧化镓MOSFET的制备方法中隔离形成方法示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本专利技术作进一步的详细说明。在本专利技术中，所涉及的技术术语具有如下含义：MOSFET：金属-氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。功函数(workfunction)：又称功函、逸出功，在固体物理中被定义成：把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。一般情况下功函数指的是金属的功函数。相较于不使用栅槽结构和FinFET结构的器件而言，由于非故意掺杂的氧化镓在材料制备过程中会无意的引入一些施主杂质，从而导致绝缘性能不佳。因此增强型氧化镓MOSFET在关态时漏电流较大，器件开关比不高。若将原来使用的低功函数源漏电极金属换成本方案中的高功函数金属，则可以提高器件的开关比，降低器件在关态时的泄漏电流。针对上述技术缺点，本专利技术提出了新的器件结构，通过使用高功函数金属与高掺杂的氧化镓形成隧穿型源漏接触来解决以上的问题。使用用于形成肖特基接触的高功函数金属作为源漏电极材料，同时对与电极接触的氧化镓进行较高浓度的掺杂，改变原有的源漏接触性质，以期望在源漏形成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化镓MOSFET半导体器件，其中包括：/n氧化镓基衬底；/n设置于氧化镓基衬底上的漏极和源极；/n所述氧化镓基衬底中至少在漏极和源极的下方区域设置有高掺杂氧化镓，掺杂浓度为10

【技术特征摘要】
1.一种氧化镓MOSFET半导体器件，其中包括：
氧化镓基衬底；
设置于氧化镓基衬底上的漏极和源极；
所述氧化镓基衬底中至少在漏极和源极的下方区域设置有高掺杂氧化镓，掺杂浓度为1017-1020cm-3；
栅介质层，设置于氧化镓基衬底上未覆盖源极和漏极的区域；
栅极，设置于所述栅介质层之上。


2.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，
氧化镓基衬底为用于制作增强型氧化镓MOSFET的衬底，包括：
半绝缘β氧化镓层；
非故意掺杂β氧化镓，设置于半绝缘β氧化镓层之上；
掺杂氧化镓，设置于所述非故意掺杂β氧化镓的部分区域中，该区域位于源极和漏极的下方。


3.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，
所述氧化镓基衬底为用于制作耗尽型MOSFET的衬底，包括：
半绝缘层β氧化镓；
非故意掺杂β氧化镓，设置于半绝缘层β氧化镓之上；
掺杂氧化镓，设置于所述非故意掺杂β氧化镓之上。


4.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述源极和漏极金属为高功函数金属，可以为镍，铂或者钯或者其他功函数高于4.5eV的金属。


5.根据权利要求1所述的器件，其特征在于，所述掺杂氧化镓的掺杂元素为硅Si、锡Sn或者其他能使氧化镓表现出N型导...

【专利技术属性】
技术研发人员：龙世兵，向学强，吴枫，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34