一种氧化镓叠层全环绕栅场效应晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化镓叠层全环绕栅场效应晶体管及其制备方法，属于半导体器件领域；所述晶体管主要解决了目前氧化镓MOS器件普遍存在的栅控能力弱，开关导通比低，阈值摆幅较大的问题。其自下而上包括绝缘衬底、氧化镓沟道层、包围氧化镓沟道的二维材料介质层和栅极、绝缘层以及上方重复的堆叠结构。环绕包围沟道的栅极通过剥离薄膜的形式实现，解决了GAA结构工艺实现困难的问题；栅极的四面接触为器件带来了良好沟道控制能力。本发明专利技术提高了器件的开关导通比，可用于制作高开关特性的氧化镓MOSFET器件。化镓MOSFET器件。化镓MOSFET器件。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化镓叠层全环绕栅场效应晶体管及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件领域，具体涉及一种氧化镓叠层全环绕栅场效应晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]氧化镓作为新兴的半导体材料，拥有4.5eV
‑
4.9eV的超宽禁带宽度，并因此获得了约8MV/cm的高临界击穿场强。同时氧化镓晶体存在有α、β、γ、δ和ε五种晶体形态，其中β相Ga2O3由于化学稳定性以及直接带隙的特点而受到广泛的研究和应用。氧化镓器件考虑到其具有的超宽禁带宽度，由此而来的8MV/cm的临界击穿场强以及高于传统硅材料二十倍以上的巴利伽优值，在功率器件方面被认为是一种极具发展前景的材料。
[0003]虽然氧化镓材料具有很高的理论材料性能和相对较低的制作成本，但目前在实际应用中还未得到普遍地应用。在世界范围内，阻碍氧化镓得到大规模应用的因素包括p型掺杂难以实现，以及氧化镓材料本身低热导率的器件自热效应和散热问题；除此之外在工程中的器件实现上，增强型器件的制作面临着很大困难。在对氧化镓沟道耗尽在实际上是难以实现的，现有的增强型实现方式大部分是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化镓叠层全环绕栅场效应晶体管，其特征在于：包括绝缘衬底(1)，设于所述绝缘衬底(1)上的源电极(9)和漏电极(10)，以及设于所述源电极(9)和所述漏电极(10)之间的叠层全环绕栅结构；所述叠层全环绕栅结构包括背栅(2)，第一β
‑
Ga2O3沟道层(4)，围绕所述第一β
‑
Ga2O3沟道层(4)的第一介质层(3)，第一顶栅(5)，第二β
‑
Ga2O3沟道层(7)，围绕所述第二β
‑
Ga2O3沟道层(7)的第二介质层(6)，第二顶栅(8)；所述背栅(2)设于所述叠层全环绕栅结构的底部，并与所述第一顶栅(5)的边缘连接围绕所述第一介质层(3)；所述第二顶栅(8)设于所述叠层全环绕栅结构的顶部，与所述第一顶栅(5)的边缘连接围绕所述第二介质层(6)；所述背栅(2)、第一顶栅(5)和第二顶栅(8)的材料为二维材料；所述第一β
‑
Ga2O3沟道层(4)和第二β
‑
Ga2O3沟道层(7)的材料为Ga2O3纳米片或纳米线。2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于：所述第一β
‑
Ga2O3沟道层(4)和所述第二β
‑
Ga2O3沟道层(7)为β
‑
Ga2O3晶体材料，掺杂浓度为1
×
10
16
～2
×
10
18
cm
‑3，厚度为100nm～200nm。3.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于：所述背栅(2)、第一顶栅(5)及第二顶栅(8)均采用剥离石墨烯，厚度为5
‑
20nm。4.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于：所述绝缘衬底(1)是金刚石、SiO2/p
+
Si、蓝宝石或Fe掺杂的Ga2O3绝缘或半绝缘衬底中的一种。5.一种氧化镓叠层全环绕栅场效应晶体管的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：步骤s1：β
‑
Ga2O3薄膜的制备；将β
‑
Ga2O3衬底材料通过反复对撕得到β
‑
Ga2O3薄膜，再通过PDMS胶转移β
‑
Ga2O3薄膜；步骤s2：衬底材料预处理；处理目标衬底表面，得到表面洁净的衬底材料；步骤s3：制备h
‑
BN二维材料；选取h
‑
BN晶体并对其反复撕扯，将获得的纳米级h
‑
BN二维材料转移到PDMS胶上，选取并标记厚度为15
‑
60nm的h
‑
BN二维材料；步骤s4：制备转移石墨烯所用的转移模；使用机械固体透明玻...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯欣，赵江涵，周弘，宁静，张苇杭，刘志宏，张进成，郝跃，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：