高品质因数氧化镓晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高品质因数氧化镓晶体管，包括：由下到上依次叠置的单晶氧化镓衬底(1)、氧化镓外延层(2)和变掺杂沟道层(3)；源极(S)和漏极(D)，分别位于变掺杂沟道层(3)表面两端；介质层(4)，位于变掺杂沟道层(3)表面且连接源极(S)和漏极(D)；栅极(G)，位于介质层(4)表面；其中，变掺杂沟道层(3)中的对应位置的掺杂浓度与该对应位置与栅极(G)的距离有关。本发明专利技术突破了击穿电压与导通电阻之间的矛盾，在高功率电子器件领域有较好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
高品质因数氧化镓晶体管及其制备方法
本专利技术涉及微电子
，尤其涉及一种高品质因数氧化镓晶体管结构及其制备方法。
技术介绍
氧化镓由于其优异的材料特性(高禁带宽度、高击穿电场、高功率品质因数)以及低廉的生产成本，被认为是应用于下一代功率半导体的优选材料。氧化镓的MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管)经过了近8年的发展，器件的性能指标已经取得了很大的进步，然而在性能的优化上还面临着诸多问题。功率品质因数是衡量器件是否适合于电力电子器件应用的重要指标，表达式为Vbr2/Ron，其中Vbr为击穿电压，Ron为导通电阻。然而导通电阻与击穿电压这两个指标是相互矛盾的(trade-off)，想要提升其中一个指标，需要牺牲另外一个指标。目前，一些终端结构如金属场板等被提出应用于氧化镓高击穿MOSFET。场板结构需在原有器件基础上生长一层钝化层(一般为SiO2或者SiN)，然后再刻蚀出源漏电极通孔，并采用lift-off工艺图形化生长与源电极或栅电极相连接的金属场板。现有的场板结构能够有效地使沟道中的电场峰值位置发生转移，从而在不影响器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高品质因数氧化镓晶体管，其特征在于，包括：/n由下到上依次叠置的单晶氧化镓衬底(1)、氧化镓外延层(2)和变掺杂沟道层(3)；/n源极(S)和漏极(D)，分别位于所述变掺杂沟道层(3)表面两端；/n介质层(4)，位于所述变掺杂沟道层(3)表面且连接所述源极(S)和漏极(D)；/n栅极(G)，位于所述介质层(4)表面；/n其中，所述变掺杂沟道层(3)中的对应位置的掺杂浓度与该对应位置与所述栅极(G)的距离有关。/n

【技术特征摘要】
1.一种高品质因数氧化镓晶体管，其特征在于，包括：
由下到上依次叠置的单晶氧化镓衬底(1)、氧化镓外延层(2)和变掺杂沟道层(3)；
源极(S)和漏极(D)，分别位于所述变掺杂沟道层(3)表面两端；
介质层(4)，位于所述变掺杂沟道层(3)表面且连接所述源极(S)和漏极(D)；
栅极(G)，位于所述介质层(4)表面；
其中，所述变掺杂沟道层(3)中的对应位置的掺杂浓度与该对应位置与所述栅极(G)的距离有关。


2.根据权利要求1所述的高品质因数氧化镓晶体管，其特征在于，所述单晶氧化镓衬底(1)为β-Ga2O3半绝缘衬底，掺杂元素为Fe或Mg；
所述氧化镓外延层(2)为非故意掺杂的β-Ga2O3外延薄膜；
所述变掺杂沟道层(3)为n型掺杂的β-Ga2O3，掺杂元素为Si、Sn或Ge。


3.根据权利要求1所述的高品质因数氧化镓晶体管，其特征在于，所述介质层(4)为厚度为10～50nm的Al2O3材料，所述源极(S)和漏极(D)的材料均为Ti/Au两层金属，所述栅极(G)的材料为Pt/Ti/Au三层金属。


4.根据权利要求1所述的高品质因数氧化镓晶体管，其特征在于，所述变掺杂沟道层(3)的掺杂浓度在2×1016cm-3～1×1022cm-3之间。


5.根据权利要求1所述的高品质因数氧化镓晶体管，其特征在于，所述变掺杂沟道层(3)中的对应位置的掺杂浓度与该对应位置与所述栅极(G)的距离有关，包括：
所述变掺杂沟道层(3)中的距离所述栅极(G)越远位置的掺杂浓度越高。


6.根据权利要求1所述的高品质因数氧化镓晶体管，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐光伟，周选择，赵晓龙，龙世兵，
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