基于Al2O3介质的Ga2O3 MOSFET器件制备研究

作者：吕元杰; 宋旭波; 何泽召; 谭鑫; 周幸叶; 王元刚; 顾国栋; 冯志红^*

来源：无机材料学报, 2018, 33(09): 976-980.

• 氧化镓
• 金属氧化物半导体场效应晶体管
• 漏源饱和电流
• 栅漏电

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法在Fe掺杂半绝缘(010)Ga2O3同质衬底上外延得到n型β-Ga2O3薄膜材料,材料结构包括600 nm未掺杂的Ga2O3缓冲层和200 nmSi掺杂沟道层。对掺杂浓度为3.0×1017和1.0×1018 cm–3的样品进行了高温合金欧姆接触实验,在掺杂浓度为3.0×1017 cm–3的样品上难以实现良好的欧姆接触,掺杂浓度为1.0×1018 cm–3的样品实现了欧姆接触最低值(9.8W×mm)。基于掺杂浓度为1.0×1018 cm–3的n型β-Ga2O3薄膜材料,采用原子层沉积的Al2O3作为栅下绝缘介质层,研制出Ga2O3金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。栅压为2 V时,器件漏源饱和电流达到108 mA/mm,器件峰值跨导达到17 mS/mm。由于栅漏电特性较差,器件的三端击穿电压仅为23 V@Vgs=–12 V。采用高介电常数的HfO2或者Al2O3/HfO2复合结构作为栅下介质能够改善栅漏电特性,提升器件的击穿性能。

• 单位
  中国电子科技集团公司第十三研究所