[发明专利]基于超临界CO2

权利要求书

1.一种基于超临界CO₂处理的Ga₂O₃金属氧化物半导体场效应管制备方法，其特征在于，包括如下:

1)对生长了UIDβ-Ga₂O₃层的Fe/Mg掺杂β-Ga₂O₃半绝缘衬底进行标准清洗，即先用50ml丙酮在80W功率下超声清洗5min，再依次使用50ml乙醇和去离子水在80W下超声1min，最后用高纯氮气吹干；

2)将完成标准清洗的样品放入MBE设备中，用分子束外延的方法生长50nm-1μm厚的β-Ga₂O₃外延层；

3)将生长了n型β-Ga₂O₃外延层的样品依次进行清洗、光刻、RIE刻蚀和光刻胶去除，完成器件隔离；

4)在完成器件隔离的样品上光刻出源漏区，然后放入离子注入机中进行离子注入，注入区域为光刻出的源漏区，形成电子浓度为10¹⁸-10²⁰cm^-3、注入深度为50-200nm的高掺杂n型源漏区域，再进行清洗、退火；

5)在完成4)之后的样品上制作源、漏、栅电极，完成器件的基本结构制作；且在栅电极制备时，采用SiO₂、Al₂O₃、HfO₂和ZrO₂中的一种或多种形成绝缘栅介质层；

6)对完成基本结构制作的器件进行超临界二氧化碳处理：

6a)将完成基本结构制作的器件垂直放置到超临界设备腔室内，并在超临界设备腔室内放入0.1-10ml的去离子水或异丙醇，再对腔室进行密封；

6b)打开气体控制阀，向超临界设备腔室中充入CO₂，同时通过高压注射泵控制腔室压强为19-21MPa，将设备腔室温度升温至118-122℃，使CO₂进入超临界状态，保持该状态，使去离子水或异丙醇对器件进行反应1-2h；

7)反应结束后，将超临界设备腔室温度降至室温，关闭高压注射泵，在腔室压强降压至大气压后取出样品，完成最终器件的制备。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述5)的具体实现如下：

5a)在完成4)之后的样品上先光刻出源漏金属沉积区，将其放入电子束蒸发台中，再在样品表面依次蒸发金属厚度为20-50nm的Ti和厚度为100-200nm的Au，形成源电极和漏电极；

5b)将完成金属沉积的样品使用丙酮剥离进行金属剥离，再在400-500℃、氮气氛围下退火1min；在该样品上进行绝缘栅介质淀积，得到厚度为20-50nm的绝缘栅介质；

5c)对完成绝缘栅介质沉积的样品依次进行光刻、金属蒸发和金属剥离，蒸发的金属依次为厚度为20-80nm的Ni和厚度为100-200nm的Au，形成栅电极；

5d)将完成栅金属剥离的样品依次再进行光刻、绝缘栅介质刻蚀和标准清洗去除光刻胶，形成源漏电极窗口，完成器件的基本结构制作。

3.根据权利要求1所述的方法，其中2)中用分子束外延的方法生长Ga₂O₃外延层的工艺条件如下：

将MBE设备中的K室温度设为760-860℃，并在其中加热蒸发纯度为99.9999％的Ga金属和纯度为99.99％的SnO₂粉末，以提供Ga元素和Sn元素；

用5％的臭氧和95％氧气混合物作为O元素的来源；

设Ga原子束的等效压强为2*10^-4Pa；

O₃和O₂混合气体的流速为5sccm；

加热衬底，使其温度为600或800℃。