[发明专利]一种阈值电压正向偏移的氧化镓晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种阈值电压正向偏移的氧化镓晶体管，包括栅电极、栅介质层、沟道层、源电极和漏电极，其特征在于，所述栅介质层的材料选自高k栅介质材料；

所述沟道层为至少具有氮掺杂的氧化镓沟道层，和/或，氧化镓/IGZO异质结沟道层。

2.根据权利要求1所述的一种氧化镓晶体管，其特征在于，所述高k栅介质材料选自Ta₂O₅、HfO₂和La₂O₃中的至少一种；

优选地，所述高k栅介质材料选自Ta₂O₅。

3.根据权利要求1或2所述的一种氧化镓晶体管，其特征在于，所述氧化镓选用具有Si或Sn掺杂的氧化镓材料；

优选地，所述氧化镓由经磁控溅射生长的Sn掺杂氧化镓材料提供。

4.根据权利要求1或2所述的一种氧化镓晶体管，其特征在于，所述沟道层为氧化镓/IGZO异质结沟道层，且所述氧化镓为前沟道层，所述IGZO为背沟道层。

5.根据权利要求1或2所述的一种氧化镓晶体管，其特征在于，所述栅电极采用重掺杂硅；

所述源电极和所述漏电极为Cr/Ag金属。

6.一种根据权利要求1-5中任意一项所述的氧化镓晶体管的制备方法，其特征在于，包括：

采用磁控溅射的方法生长高k栅介质层；

采用磁控溅射的方法生长氮掺杂的氧化镓作为晶体管沟道层，或者，

采用磁控溅射方法生长氧化镓和IGZO分别作为前沟道层和背沟道层形成的氧化镓/IGZO异质结沟道层作为晶体管沟道层。

7.根据权利要求6所述的一种制备方法，其特征在于，氮掺杂的氧化镓为氮掺杂的Sn掺杂氧化镓，且具体制备过程包括：在磁控溅射生长Sn掺杂氧化镓的过程中，通入氮气，在氧化镓沟道层中引入氮掺杂，形成为氮掺杂的Sn掺杂氧化镓沟道层。

8.根据权利要求6或7所述的一种制备方法，其特征在于，高k栅介质层材料选自Ta₂O₅，且采用磁控溅射的方法生长高k栅介质层的工作参数为：本底真空度不大于2×10^-4Pa；工作压强为0.2～5Pa；金属Ta靶材的直流溅射功率不低于3W；

通入的溅射气体为氩气，气体流量10～200sccm；通入的反应气体为氧气，气体流量为1～20sccm；

优选地，磁控溅射后，还包括将生长后的Ta₂O₅进行后退火，且退火温度不低于200℃，保温时间不低于3min；

更为优选地，后退火为在空气气氛下进行快退火。

9.根据权利要求7所述的一种制备方法，其特征在于，制备氮掺杂的Sn掺杂氧化镓的工作参数为：本底真空度不大于2×10^-4Pa；工作压强为0.1～5Pa；氧化镓靶材的射频溅射功率不低于50W；金属Sn靶材的直流溅射功率不低于3W；

通入的气体为Ar，N₂和O₂，且Ar气体流量为10～30sccm，N₂气体流量为0.5～2sccm，O₂气体流量为5～20sccm；

优选地，掺杂后还包括将氮掺杂的Sn掺杂氧化镓进行后退火，且退火温度不低于200℃，保温时间不低于30min；

更为优选地，后退火为在空气气氛下进行快退火。

10.根据权利要求6或7所述的一种制备方法，其特征在于，生长氧化镓和IGZO包括生长Sn掺杂氧化镓，以及生长IGZO；且，

生长Sn掺杂氧化镓的工作参数为：本底真空度不大于2×10^-4Pa；工作压强为0.1～5Pa；氧化镓靶材的射频溅射功率不低于50W；金属Sn靶材的直流溅射功率不低于3W；

通入的气体为Ar和O₂，且Ar气体流量为10～30sccm，O₂气体流量为5～20sccm；

优选地，掺杂后还包括将Sn掺杂氧化镓进行后退火，且退火温度不低于200℃，保温时间不低于30min；

更为优选地，后退火为在空气气氛下进行快退火；

进一步优选地，生长IGZO的工作参数为：本底真空度不大于2×10^-4Pa；工作压强为0.2～5Pa；IGZO靶材的射频溅射功率不低于30W；

通入的气体为Ar；后退火为在空气气氛下进行快退火，且退火温度不低于200℃，保温时间不低于30min。