[发明专利]p型金属氧化物电流阻挡层Ga2

权利要求书

1.一种基于p型金属氧化物电流阻挡层的Ga₂O₃垂直金属氧化物半导体场效应晶体管，自下而上包括：漏极（1）、氧化镓衬底（2）、氧化镓漂移层（3）、氧化镓沟道层（4）、栅介质层（5）、栅极（6），该氧化镓漂移层（3）的两侧设置有电流阻挡层（7）、中间设置有电流孔径（8），氧化镓沟道层（4）和栅介质层（5）的两侧设置有源极（9），其特征在于：

所述电流阻挡层（7），采用掺杂有硼元素的p型金属氧化物材料，且分别与氧化镓漂移层（3）和氧化镓沟道层（4）形成两个异质结。

2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于：

所述电流阻挡层（7）采用的p型金属氧化物材料为氧化镍、氧化锡、氧化亚铜、三氧化钨、三氧化钼、五氧化二钒中的任意一种；

所述栅介质层（5）采用的材料为三氧化二铝、氮化硅、二氧化硅中的任意一种。

3.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于：所述氧化镓沟道层（4）两侧的源极（9）下方与电流阻挡层（7）上方的区域设置有掺杂浓度为10¹⁷-10²⁰cm^-3的重掺杂氧化镓，以改善源极的欧姆接触。

4.根据权利要求1所述晶体管，其特征在于：所述p型金属氧化物电流阻挡层（7）的厚度为0.2um-2um，其掺杂硼的浓度为10¹⁷-10¹⁹cm^-3。

5.根据权利要求1所述晶体管，其特征在于：

所述氧化镓漂移层（3）的厚度为5-12um；

所述氧化镓沟道层（4）的厚度为0.05-0.3um，硅的掺杂浓度为10¹⁷-10¹⁸cm^-3；

所述栅介质层（5）的厚度范围为30nm-500nm；

所述电流孔径（8），其宽度为5um-30um，用于作为电流垂直流通通道。

6.一种基于p型金属氧化物电流阻挡层的Ga₂O₃垂直金属氧化物半导体场效应晶体管制备方法，其特征在于，包括如下：

1）采用氢化物气相外延技术，在氧化镓衬底（2）上生长掺杂了硅的氧化镓漂移层（3），硅的掺杂浓度为10¹⁶-10¹⁷cm^-3；

2）采用化学机械抛光工艺，对生长好的氧化镓漂移层（3）进行抛光处理，以去除表面的凹坑，其厚度为5-12um；

3）采用干法刻蚀工艺，通过BCl₃/Ar混合气体对氧化镓漂移层（3）的两侧进行干法刻蚀；

4）采用磁控溅射或电子束蒸发技术，在氧化镓漂移层（3）两侧生长厚度为0.2-2um的p型金属氧化物作为电流阻挡层（7），并采用离子注入技术，对该电流阻挡层进行浓度为10¹⁷-10¹⁹cm^-3的硼离子注入再退火；

5）采用氢化物气相外延技术，在氧化镓漂移层（3）之上生长一层0.05um-0.30um掺杂硅的氧化镓沟道层（4），其硅的掺杂浓度为10¹⁷-10¹⁸cm^-3；

6）采用原子层沉积工艺，在氧化镓沟道层（4）上生长一层厚度为30nm-500nm的栅介质层（5）；

7）采用反应离子刻蚀，在氧化镓沟道层（4）以及栅介质层（5）两侧刻蚀出源电极接触窗口，并在源电极接触窗口区域进行10¹⁷-10²⁰cm^-3的重掺杂，再退火以激活杂质；

8）采用电子束蒸发工艺，在N₂的氛围下，通过退火，在源接触窗口沉积Ti/Au作为源电极（9），在氧化镓衬底（2）的背面沉积Ti/Au作为漏电极（1），在栅介质层（5）的上方沉积上Ti/Pt/Au作为栅电极（6）；电流阻挡层（7）分别与氧化镓漂移层（3）和氧化镓沟道层（4）形成两个异质结。