[发明专利]一种高散热性能双栅氧化镓场效应薄膜晶体管及其制备方法在审

申请号：	201810316763.5	申请日：	2018-04-10
公开（公告）号：	CN108550624A	公开（公告）日：	2018-09-18
发明（设计）人：	徐明升;宋爱民;辛倩;刘雅璇;杜璐璐	申请（专利权）人：	山东大学
主分类号：	H01L29/786	分类号：	H01L29/786;H01L21/02;H01L21/336
代理公司：	济南金迪知识产权代理有限公司 37219	代理人：	张宏松
地址：	250199 山***	国省代码：	山东;37
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摘要：
搜索关键词：	氧化镓薄膜晶体管高散热性能双栅结构场效应沟道层晶体管衬底夹断热阻双栅制备载流子剥离技术底栅电极顶栅电极顶栅介质控制能力散热效果散热性能介质层漏电极源电极栅电极胶带底栅
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【说明书】：

本发明涉及一种高散热性能双栅氧化镓场效应薄膜晶体管及其制备方法，包括衬底、底栅电极、底栅介质层、氧化镓沟道层、顶栅介质层、顶栅电极、源电极、漏电极。其中，氧化镓沟道层是采用胶带剥离技术转移到衬底上，厚度很薄，热阻较小，散热效果好，且晶体管为双栅结构，通过双栅结构增强栅电极对载流子的控制能力，改善器件的夹断特性，晶体管的热阻大大降低，散热性能高。改善器件的夹断特性。

技术领域

本发明涉及一种高散热性能双栅氧化镓场效应薄膜晶体管及其制备方法，属于半导体功率器件技术领域。

背景技术

氧化镓是一种新型的直接带隙宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、击穿电场高等优点，基于氧化镓材料的场效应晶体管具有高耐压、低损耗、耐辐射等优点，在高压大功率器件领域，特别是电源转换、电动汽车、光伏系统等领域有广泛应用前景。但是氧化镓材料的热导率很低，在氧化镓衬底上制备的场效应晶体管器件热阻很大，导致器件结温很高，严重影响晶体管器件的性能。另外常规氧化镓晶体管为耗尽型的，需要很大的负电压才能关断。

中国专利文献CN107742647A提供了一种氧化镓场效应晶体管。氧化镓场效应晶体管包括：衬底、氧化镓沟道层、源极、漏极和栅极，所述衬底上表面为所述氧化镓沟道层，所述氧化镓沟道层的两侧分别为所述源极和所述漏极，所述氧化镓沟道层的中部为所述栅极，所述栅极全包围所述氧化镓沟道层。本发明在通过提高氧化镓沟道层的厚度以提高电流密度时，通过将栅极设计为全包围所述氧化镓沟道层，不会导致栅控变差，能够获得良好的栅控；该方法在通过提高氧化镓沟道层的厚度以提高电流密度，氧化镓沟道层的厚度越大，热阻越大，散热性能越大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高散热性能双栅氧化镓场效应薄膜晶体管及其制备方法，本发明的晶体管为双栅结构，通过双栅结构增强栅电极对载流子的控制能力，改善器件的夹断特性，晶体管的热阻大大降低，散热性能高。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种高散热性能双栅氧化镓场效应薄膜晶体管，包括衬底、栅电极、源电极和漏电极，其特征在于，衬底上从下至上依次设置有底栅介质层、氧化镓沟道层，氧化镓沟道层上设置有源电极和漏电极，源电极与漏电极之间的氧化镓沟道层上表面覆盖有顶栅介质层。

根据本发明优选的，所述的栅电极包括底栅电极和顶栅电极，底栅电极位于衬底底部或衬底和底栅介质之间；顶栅电极位于顶栅介质层上。

根据本发明优选的，所述衬底为碳化硅、金刚石、硅或铜中的一种。

根据本发明优选的，所述底栅电极为Ti/Au/Ti三层合金，Ti厚度10-500nm，Au厚度50-1000nm。

根据本发明优选的，所述底栅介质层的厚度为10-100nm，底栅介质层为氧化硅、氧化铝或氧化铪。

根据本发明优选的，所述的氧化镓沟道层以氧化镓薄膜为沟道层，氧化镓薄膜的厚度为 50-500nm，为N型掺杂氧化镓，掺杂浓度5×10¹⁶cm^-3-5×10¹⁸cm^-3

根据本发明优选的，顶栅介质层厚度为10-100nm，顶栅介质层为氧化硅、氧化铝或者氧化铪。

根据本发明优选的，所述顶栅电极为Pd/Au合金，Pd厚度10-500nm，Au厚度50-1000nm。

根据本发明优选的，所述源电极为Ti/Au合金，Ti厚度10-500nm，Au厚度50-1000nm。