【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体器件，具体涉及一种氧化镓misfet器件结构及其制备方法。
技术介绍
1、在宽禁带半导体材料中，氧化镓(ga2o3)具有4.8ev的禁带宽度、8mv/cm的理想击穿电场强度和高达3400的巴利伽优值(bfom，baliga’s figure-of-merit)。ga2o3的bfom大约是gan的4倍，sic的10倍。因此，在相同的耐压情况下，ga2o3功率器件比gan器件或sic器件的导通电阻更低，功耗更小，能够极大地降低器件工作时的电能损耗。
2、但是由于很难实现对氧化镓进行p型掺杂，导致氧化镓相较于可进行双极型掺杂的材料而言在双极型功率器件中的应用受到限制。导致很难得到空穴导电的p型氧化镓的原因主要有三个：首先，很难找到激活能小的受主杂质；其次，经理论计算，ga2o3的价带最大值分散度小，有效质量非常大，导致自由空穴几乎成为低迁移率的局部分布；最后，理论上已经专门针对ga2o3进行了预测，由于局部晶格畸变，自由空穴在体积中局部自捕获能量很大，这就导致了小极子的形成，无疑禁止了有效空穴的传导。基于前述原因，氧化镓目前只能够做成漏极、源极和漂移区都是n型导电的金属-绝缘体半导体场效应晶体管(metalinsulator semiconductor field effect transistor，misfet)或者结型场效应晶体管(junction field-effect transistor，jfet)器件。
3、为了实现增强型器件和降低金属-半导体界面的电场，现有技术(doi:10
4、但是氧化镓材料不能通过热氧化来实现上述现有技术中那种较大深度的栅介质沉积，而需要在氧化镓材料中形成深沟槽，然后在深沟槽的表面形成栅介质的沉积。但是，由于深沟槽的深度较大，导致深沟槽内的栅介质层的厚度不均匀，影响器件阈值电压的均匀性。而栅极沟槽由于缺乏有效的pn结保护，沟槽底部电场强度大，易于发生雪崩击穿，导致器件可靠性低。此外，沟槽型氧化镓器件要实现增强型功能，需要两个沟槽间的间距小于0.35μm，目前常使用电子束光刻机来定义这一距离，但电子束光刻机价格昂贵并且光刻效率慢，并不具备大规模量产的能力，因此该结构无法满足工业化生产和商业应用。
技术实现思路
1、为了解决上述问题中的至少一个问题，本专利技术提供一种氧化镓misfet器件结构。该器件结构在不影响器件阈值电压的情况下，可以更好地保护栅介质，提高反向耐压值和短路耐受能力。
2、具体地，本专利技术采用如下技术方案来实现上述目的：
3、一种氧化镓misfet器件结构，由下至上依次包括漏极、氧化镓衬底、外延层和源极；在所述外延层中，所述外延层的表层中设置有电流阻挡层，所述电流阻挡层中部为电流通道；在所述电流通道处的所述外延层中设置有至少一个与所述电流阻挡层相连的调节层，所述调节层的底部向所述外延层靠近所述氧化镓衬底的内部延伸，所述调节层延伸的方向与所述电流阻挡层之间呈钝角；所述外延层的上表面沉积有栅介质层；沿所述源极指向所述漏极的方向，所述栅介质层两侧设置有与所述外延层形成欧姆接触的欧姆接触金属层；所述栅介质层上表面设置有栅极，所述栅极与所述源极之间设置有钝化介质层。
4、在优选的实施方案中，所述氧化镓衬底为n型氧化镓衬底。
5、在优选的实施方案中，所述外延层中设置有低阻层，所述低阻层的上表面与所述外延层的上表面平齐，所述低阻层的下表面与所述电流阻挡层的上表面接触，所述低阻层的中部为电流通道。
6、在进一步优选的实施方案中，所述低阻层的厚度大于0且不超过0.4μm。
7、在进一步优选的实施方案中，所述低阻层的掺杂浓度为1×1018-1×1020cm-3。
8、在优选的实施方案中，所述外延层为n型氧化镓层。
9、在优选的实施方案中，所述外延层的厚度为5～15μm。
10、在优选的实施方案中，所述外延层的掺杂浓度为5×1015～5×1016cm-3。
11、在优选的实施方案中，所述电流阻挡层的厚度为0.5～1μm。
12、在优选的实施方案中，所述电流阻挡层顶部与所述外延层上表面的距离为0.2～1μm。
13、在优选的实施方案中，所述电流阻挡层的掺杂浓度为1×1018～1×1020cm-3。
14、在优选的实施方案中，所述调节层向所述外延层靠近所述氧化镓衬底的内部延伸的长度为0.5～1μm。
15、在进一步优选的实施方案中，所述调节层延伸的方向与所述电流阻挡层之间的角度为135°～165°。
16、在优选的实施方案中，所述调节层的掺杂浓度为1×1018～1×1020cm-3。
17、在优选的实施方案中，所述栅介质层的厚度为30～100nm。
18、在优选的实施方案中，所述栅介质层的材质为氧化铝、氧化铪、钛酸钡中任意一种。
19、在优选的实施方案中，所述栅极的材料为cr、pt、au中任意一种。
20、在优选的实施方案中，所述钝化介质层的厚度为0.5～2μm。
21、在优选的实施方案中，所述钝化介质层的材质为二氧化硅、氮化硅、硼磷硅玻璃中任意一种。
22、在优选的实施方案中，所述欧姆接触金属层的厚度为20～200nm。
23、在优选的实施方案中，所述欧姆接触金属层的金属为钛。
24、在优选的实施方案中，所述漏极的金属为钛金合金，其中钛层的厚度为20～200nm，金层的厚度为50～200nm。
25、在优选的实施方案中，所述源极的金属为ti、al、cu、au合金层，其中，ti层的厚度为10～100nm，al层的厚度为50～100nm，cu层的厚度为10～50nm，au层厚度为50～200nm。
26、本专利技术还提供所述氧化镓misfet器件结构的制备方法，包括以下步骤：
27、在氧化镓衬底上生长外延层；
28、在所述外延层中远离所述氧化镓衬底的一侧的两端通过离子注入分别形成电流阻挡层，两个所述电流阻挡层中间为电流通道；
29、通过离子注入的方式采用偏角注入的方法在所述电流通道处的所述外延层中形成至少一个与所述电流阻挡层相连的调节层；
30、在所述外延层远离所述氧化镓衬底的表面上沉积栅介质层，在所述栅介质层表面制作栅极；
31、在所述外延层远离所述氧化镓衬底的表面上沉积钝化介质层本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种氧化镓MISFET器件结构，其特征在于，由下至上依次包括漏极、氧化镓衬底、外延层和源极；在所述外延层中，所述外延层的表层中设置有电流阻挡层，所述电流阻挡层中部为电流通道；在所述电流通道处的所述外延层中设置有至少一个与所述电流阻挡层相连的调节层；所述调节层的底部向所述外延层靠近所述氧化镓衬底的内部延伸，延伸的方向与所述电流阻挡层之间呈钝角；所述外延层的上表面沉积有栅介质层；沿所述源极指向所述漏极的方向，所述栅介质层两侧设置有与所述外延层形成欧姆接触的欧姆接触金属层；所述栅介质层上表面设置有栅极，所述栅极与所述源极之间设置有钝化介质层。
2.根据权利要求1所述的氧化镓MISFET器件结构，其特征在于，所述电流阻挡层的厚度为0.5～1μm；或/和所述电流阻挡层顶部与所述外延层上表面的距离为0.2～1μm；或/和所述调节层向所述外延层靠近所述氧化镓衬底的内部延伸的长度为0.5～1μm。
3.根据权利要求1所述的氧化镓MISFET器件结构，其特征在于，所述栅介质层的厚度为30～100nm；或/和所述钝化介质层的厚度为0.5～2μm；或/和所述欧姆接触金属层的
4.根据权利要求1所述的氧化镓MISFET器件结构，其特征在于，所述外延层的掺杂浓度为5×1015～5×1016cm-3；或/和所述电流阻挡层的掺杂浓度为1×1018～1×1020cm-3；或/和所述调节层的掺杂浓度为1×1018～1×1020cm-3。
5.根据权利要求1所述的氧化镓MISFET器件结构，其特征在于，所述外延层中设置有低阻层，所述低阻层的上表面与所述外延层的上表面平齐，所述低阻层的下表面与所述电流阻挡层的上表面接触，所述低阻层的中部为电流通道。
6.根据权利要求5所述的氧化镓MISFET器件结构，其特征在于，所述低阻层的厚度大于0且不超过0.4μm。
7.根据权利要求5所述的氧化镓MISFET器件结构，其特征在于，所述低阻层的掺杂浓度为1×1018～1×1020cm-3。
8.权利要求1～7任一项所述的氧化镓MISFET器件结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在制作所述调节层之后，通过离子注入的方式在所述外延层中形成低阻层。
10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述退火的条件为在惰性气体氛围中，于450～500℃保持60～120s；或/和所述偏角注入的角度相对于所述外延层的表面为15°～45°。
...【技术特征摘要】
1.一种氧化镓misfet器件结构，其特征在于，由下至上依次包括漏极、氧化镓衬底、外延层和源极；在所述外延层中，所述外延层的表层中设置有电流阻挡层，所述电流阻挡层中部为电流通道；在所述电流通道处的所述外延层中设置有至少一个与所述电流阻挡层相连的调节层；所述调节层的底部向所述外延层靠近所述氧化镓衬底的内部延伸，延伸的方向与所述电流阻挡层之间呈钝角；所述外延层的上表面沉积有栅介质层；沿所述源极指向所述漏极的方向，所述栅介质层两侧设置有与所述外延层形成欧姆接触的欧姆接触金属层；所述栅介质层上表面设置有栅极，所述栅极与所述源极之间设置有钝化介质层。
2.根据权利要求1所述的氧化镓misfet器件结构，其特征在于，所述电流阻挡层的厚度为0.5～1μm；或/和所述电流阻挡层顶部与所述外延层上表面的距离为0.2～1μm；或/和所述调节层向所述外延层靠近所述氧化镓衬底的内部延伸的长度为0.5～1μm。
3.根据权利要求1所述的氧化镓misfet器件结构，其特征在于，所述栅介质层的厚度为30～100nm；或/和所述钝化介质层的厚度为0.5～2μm；或/和所述欧姆接触金属层的厚度为20～200nm。
4.根据权利要求1所述的氧化镓misfet器件结构，其特征在于，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐少东，李明哲，朱厉阳，彭若诗，袁俊，
申请(专利权)人：湖北九峰山实验室，
类型：发明
国别省市：
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