NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管及制备方法技术

本发明专利技术提供一种NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管及制备方法，制备方法包括：在n型GaN单晶衬底上形成n型轻掺杂的GaN外延层；在GaN外延层上形成非故意掺杂的p型NiO层；在p型NiO层上形成n型离子掺杂的n型NiO层；栅沟槽区域的n型NiO层、p型NiO层和部分厚度的GaN外延层形成栅沟槽，去除源沟槽区域的n型NiO层形成源沟槽；在源沟槽表面形成氧化层；在源沟槽中填充源极金属；在源极金属上制备源电极，在栅沟槽内填充栅电极，在n型GaN单晶衬底背面形成漏电极。本发明专利技术通过p型NiO层代替p型GaN层，p型NiO层在非故意掺杂的情况下，就可以具有较高的载流子浓度，避免了p型GaN层中Mg离子难激活的问题，同时p型NiO层的材料和制备价格低廉，有助于降低器件的制作成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体集成电路设计及制造领域，特别是涉及一种nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管及制备方法。

技术介绍

1、近年来，第三代宽禁带半导体——氮化镓(gan)因其具备宽的禁带、高的击穿电场、较高的热导率且化学性质稳定、抗辐射等优点被广泛应用于功率和射频器件应用领域中，同时nio作为天然的p型氧化物，属于直接宽禁带半导体材料，具备高的载流子浓度，禁带宽度为3.6-4.0ev，与氮化镓3.34ev相近。垂直氮化镓mosfet，因其具备耐高压、适应能力强等优点，广泛受到人们的关注。氮化镓三极管的优点是：1)击穿电压高、损耗低；2)适应能力强，可以广泛应用于各种环境，如高温、高辐照等环境；3)器件体积微小，有利于降低芯片的尺寸。

2、但现有的垂直氮化镓mosfet存在着一些需要改进的问题：1)p型gan材料的掺杂是个难题，一般需要通过掺杂mg离子并进行激活，但mg离子很难激活，使得难以实现高质量的掺杂；2)gan的生长难度和成本较高，使得垂直gan基mosfet的生产成本较为昂贵，同时，其性能距离理想的gan材料极限仍有巨大差距。

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【技术保护点】

1.一种NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于：采用氢化物气相外延工艺在所述n型GaN单晶衬底形成n型轻掺杂的GaN外延层，所述n型GaN单晶衬底的厚度为50微米～500微米，载流子浓度为1～3E18cm-3，所述n型轻掺杂的GaN外延层的厚度范围为5微米～80微米，其掺杂元素为碳或硅中的一种，载流子浓度为1～3E18cm-3。

3.根据权利要求1所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于：形成非故意掺杂的p...

【技术特征摘要】

1.一种nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

2.根据权利要求1所述的nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管的制备方法，其特征在于：采用氢化物气相外延工艺在所述n型gan单晶衬底形成n型轻掺杂的gan外延层，所述n型gan单晶衬底的厚度为50微米～500微米，载流子浓度为1～3e18cm-3，所述n型轻掺杂的gan外延层的厚度范围为5微米～80微米，其掺杂元素为碳或硅中的一种，载流子浓度为1～3e18cm-3。

3.根据权利要求1所述的nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管的制备方法，其特征在于：形成非故意掺杂的p型nio层包括：在常温下，靶材为纯金属镍靶，溅射气体为氩气，反应气体为氧气，氩氧比为2:1～1:2，采用直流磁控溅射工艺在所述gan外延层上形成非故意掺杂的p型nio层，所述p型nio层的厚度为300纳米～500纳米，载流子浓度为1e19cm-3～5e19cm-3。

4.根据权利要求1所述的nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管的制备方法，其特征在于：形成n型离子掺杂的n型nio层包括：加热至250℃～350℃，使用直流磁控溅射法，靶材为掺铟镍靶，溅射气体为氩气，反应气体为氧气，溅射功率为120w～160w，氩氧比为2:1～1:2，采用直流磁控溅射工艺在所述p型nio层上形成n型离子掺杂的n型nio层，所述n型nio层的厚度为150纳米～250纳米，载流子浓度为1e18cm-3～1e19cm-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞，敖辉，韩甲俊，朱曦，刘新科，庄文荣，
申请(专利权)人：东莞市中镓半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：