[发明专利]半导体装置及其制造方法

权利要求书

1.一种金属氧化物半导体场效应晶体管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管包括：

基底，具有源区、漏区和位于源区与漏区之间的沟道区，所述基底具有在其上的包括三种元素的外延的III-V族材料；

源电极，位于源区上方；

漏电极，位于漏区上方；以及

在沟道区中的晶体氧化物层，包括形成在外延的III-V族材料上的氧化物，所述外延的III-V族材料包括In_xGa_1-xAs，x在0.2至0.8的范围内，所述晶体氧化物层为具有(3×2)-O重构的Ga₂O。

2.如权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应晶体管，其中，所述外延的III-V族材料包括In_0.53Ga_0.47As。

3.如权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应晶体管，其中，基底包括InP、InAlAs和InGaAs中的至少一种，其中，所述外延的III-V族材料具有在3nm至50nm的范围内的厚度。

4.如权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应晶体管，其中，所述外延的III-V族材料形成在均厚方式的基底上或者形成在预图案化的沟槽区内。

5.如权利要求4所述的金属氧化物半导体场效应晶体管，所述金属氧化物半导体场效应晶体管还包括围绕所述预图案化的沟槽区的介电材料。

6.如权利要求5所述的金属氧化物半导体场效应晶体管，其中，介电材料为氧化物。

7.一种在III-V族材料上形成晶体氧化物的方法，所述方法包括：

提供基底；

通过外延在基底上形成包括三种元素的III-V族材料；以及

在III-V族材料上形成具有(3×2)-O重构的Ga₂O的晶体氧化物层，

其中，所述外延的III-V族材料包括In_xGa_1-xAs，x在0.2至0.8的范围内。

8.如权利要求7所述的方法，其中，形成晶体氧化物层的步骤包括去除Ga₂O₃(Ga3+)、去除In₂O(In1+)和去除As₂O₃(As3+)，以在晶体氧化物层中形成(3×2)-O Ga₂O氧化物。

9.如权利要求8所述的方法，其中，去除Ga₂O₃(Ga3+)、去除In₂O(In1+)和去除As₂O₃(As3+)包括在200℃至400℃下在原子氢中对基底进行退火1分钟至10分钟。

10.如权利要求7所述的方法，其中，形成晶体氧化物层的步骤包括附加Ga1+以在晶体氧化物层中形成(3×2)-O氧化物。

11.如权利要求7所述的方法，其中，形成晶体氧化物层的步骤包括去除Ga₂O₃(Ga3+)、去除In₂O(In1+)和去除As₂O₃(As3+)，使得Ga₂O(Ga1+)以晶体方式保留下来，以在晶体氧化物层中形成(3×2)-O氧化物。

12.如权利要求7所述的方法，其中，形成晶体氧化物层的步骤包括对基底进行退火，以从晶体氧化物层去除Ga₂O₃(Ga3+)氧化物。