[发明专利]基于带源场板结构的PN结栅控氧化镓场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种带源场板结构的PN结栅控氧化镓场效应晶体管,自下而上包括：Ga₂O₃衬底(1)、n-Ga₂O₃外延片(2)，n-Ga₂O₃外延片(2)内部的两边设有离子注入区(3)；n-Ga₂O₃外延片(2)上部的两端设有源电极(4)和漏电极(5)，靠近源电极的区域设有栅电极(6)，该栅电极(6)分别与源电极(4)和漏电极(5)间的n-Ga₂O₃外延片(2)之上设有Al₂O₃层(8)，在源电极(4)和漏电极(5)之外的其他区域上设有SiN钝化层(9)，该SiN钝化层(9)的左端区域与源电极(4)上设有源场板(10)，其特征在于：

所述n-Ga₂O₃外延片(2)与栅电极(6)之间设有p型NiO薄膜层(7)，该薄膜与n-Ga₂O₃外延片构成p-n结，以形成高耐压、低功耗的常关型氧化镓器件。

2.根据权利要求1所述场效应晶体管，其中源电极(4)和漏电极(5)均采用厚度为60nm/120nm的Ti/Au，栅电极(6)采用厚度为60nm/60nm的Ni/Au。

3.根据权利要求1所述场效应晶体管，其中源场板(10)采用金属Ti/Au，且源场板向栅电极一侧延伸3μm-5μm。

4.一种带有源场板结构的PN结栅控氧化镓场效应晶体管制作方法，包括如下步骤：

1)选择同质外延的氧化镓外延片并将其清洗，即将氧化镓外延片依次放入丙酮溶液、无水乙醇溶液中各超声清洗5min-10min，再用大量去离子水冲洗，之后用氮气吹干；

2)在清洗后的外延片上进行光刻，即首先将光刻胶涂覆在待注入离子区域外的n-Ga₂O₃外延片上，再通过前烘、对准和曝光、后烘、显影、坚膜及图形检测这一系列工艺得到未被光刻胶保护的待注入离子区域；

3)对光刻完成后形成的待注入离子区域进行n型离子的注入，形成掺杂浓度为5e19cm^-3，深度为50nm-60nm的高掺杂区域，之后，再对离子注入完成后的外延片退火，在N₂环境中，设置炉内退火温度为850℃-950℃，退火时间为30min-40min，以激活注入离子；

4)在离子注入完成后的外延片上进行光刻形成源极及漏极区域，通过电子束蒸发E-Beam系统在源极区域和漏极区域淀积厚度为60nm/120nm的Ti/Au；再将淀积完金属后的片子放入剥离液进行剥离，形成源端电极和漏端电极；之后将器件放置在退火炉内，在N₂环境中，设置炉内退火温度为480℃，退火时间为1min，以形成良好的欧姆接触；

5)通过原子层淀积ALD工艺，以三甲基铝TMA和水蒸汽H₂O作为前驱体，在制作完源漏电极的n-Ga₂O₃外延片表面淀积厚度为20nm的Al₂O₃，之后在氧气气氛中进行退火，退火温度为450℃，退火时间为5min；

6)在淀积完Al₂O₃的n-Ga₂O₃外延片上进行光刻，形成待淀积p型NiO薄膜的区域，再将其放入反应离子刻蚀RIE系统中，刻蚀掉n-Ga₂O₃外延片上待淀积p型NiO薄膜区域上覆盖的Al₂O₃；

7)将刻蚀后的样片依次放入丙酮溶液、无水乙醇溶液和去离子水中各超声清洗5min-10min，并用氮气吹干；

8)应用电感耦合等离子体化学气相沉积ICP-CVD在n-Ga₂O₃外延片上待淀积p型NiO的区域上淀积厚度为200nm-300nm的NiO薄膜；

9)通过光刻，在样件表面的p型NiO薄膜上形成栅极区域，再通过电子束蒸发E-Beam系统在栅极区域淀积厚度为60nm/60nm的Ni/Au，将淀积完金属后的片子放入剥离液中，通过剥离形成栅电极；

10)通过等离子体增强化学气相沉积PECVD设备在器件表面淀积厚度为400nm-500nm的SiN钝化层；之后，定点刻蚀掉覆盖在源端电极和漏端电极上的SiN钝化层，即通过反应离子刻蚀RIE刻蚀掉源端电极和漏端电极区域上的SiN钝化层；

11)对准源端电极区域，向栅端电极一侧延伸3μm-5μm，并在源端电极上方淀积金属层Ti/Au，将淀积完金属后的样片放入剥离液中，通过剥离形成源场板，完成器件制作。