[发明专利]一种氧化镓基MOSFET器件及其制作方法

说明书

本发明公开了一种氧化镓基MOSFET器件，其包括氧化镓基体，所述氧化镓基体包括氧化镓衬底，所述的氧化镓衬底的自由端面上刻蚀有由微纳尺寸的光子晶体孔形成的阵列，所述光子晶体孔内设有高导热率半导体材料，所述高导热率半导体材料为AlN、SiC、金刚石中的一种。本发明在氧化镓衬底的表面上刻蚀微纳尺寸的光子晶体孔阵列，利用具有光子晶体效应的微纳孔结构来调控器件的散热效果，提高辐射带宽和辐射效率，从而提高散热效果。同时，本发明还在光子晶体孔内设置了高导热率半导体材料，进一步提高了器件的导热效率。本发明针对氧化镓导热性差的问题，通过对器件中导热和散热传输路径的双重优化，实现了有效降低器件结温的效果。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种氧化镓基MOSFET器件及其制作方法。

背景技术

氧化镓(Ga₂O₃)作为第三代宽带隙半导体材料，具有超宽带隙(4.9eV)、超高耐击穿电场强度(8MV/cm)、超高巴利加优值因子(3444)的优势，为超大功率器件的发展提供了更广阔的视野。然而由于氧化镓的热导率极低，约为 GaN、SiC等材料的1/10，极易导致氧化镓基高温、高频、大功率的电子器件的局部温度过高，从而诱发器件可靠性变差、输出功率下降等一系列问题。因此，导热率低的问题成为制约氧化镓基功率器件发展的关键瓶颈。

针对氧化镓基MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor)器件的散热问题，现有技术一般通过以下两种方式解决：1、在氧化镓材料上异质外延生长或者键合具有优异导热率的材料，以此提高导热效率；然而，外延和键合需要的高温环境会引入残余应力，导致材料层裂、曲边，严重影响器件性能。2、在后端封装阶段利用散热模组进行散热，如：导热硅脂、导热硅胶片、风扇等；然而，在后端封装阶段再考虑器件的散热问题，会延长开发时间，提高器件的研发成本。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种氧化镓基MOSFET器件及其制作方法。

为达到其目的，本发明所采用的技术方案为：一种氧化镓基MOSFET器件，其包括氧化镓基体，所述氧化镓基体包括氧化镓衬底，所述氧化镓衬底的自由端面上刻蚀有由微纳尺寸的光子晶体孔形成的阵列，所述光子晶体孔内设有高导热率半导体材料，所述高导热率半导体材料为AlN、SiC、金刚石中的一种。

作为优选，所述光子晶体孔的孔径为200nm～5μm，孔高为100nm～10μm，相邻的所述光子晶体孔的间距为200nm～10μm。

作为优选，所述光子晶体孔以有序排列或错位排列的方式形成阵列。

作为优选，所述光子晶体孔采用干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺制成。

所述干法刻蚀工艺采用的气体包括Cl₂、BCl₃、SF₆、Ar、CF₄/O₂混合气体中的一种或多种的组合。

在一些实施方式中，所述湿法刻蚀工艺采用的酸为HF酸，酸液的温度为室温～200℃。

作为优选，所述高导热率半导体材料通过化学气相沉积方式填充于所述光子晶体孔内。

作为优选，所述氧化镓基体还包括依次层设在所述氧化镓衬底上的n型掺杂氧化镓层和n型重掺杂氧化镓层。

作为优选，所述氧化镓基MOSFET器件还包括二氧化硅钝化层、介质层、源电极、漏电极和栅电极。

作为优选，所述介质层的材料为Al₂O₃、HfO₂、La₂O₃、ZrO₂、Ta₂O₅中的一种。