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氧化镓MOSFET器件的制备方法与流程
发布时间:2020-03-08 点击次数:1080
 

在供电系统、电力汽车、混合动力汽车、工厂大型设备、光伏发电系统、空调、服务器、个人电脑等设备中会使用到功率器件。当前功率器件主要采用的技术包括为Si二极管、Si MOSFET、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)以及少量的GaN、SiC器件。其中,金属氧化物半导体场效应管(英语:Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET),简称金属氧半场效晶体管,是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管。

Ga2O3是金属镓的氧化物。目前共发现α、β、γ、δ、ε五种氧化镓的结晶形态。其中,以β结构的Ga2O3最为稳定。目前为止在半导体领域围绕Ga2O3的研究都是在β结构的Ga2O3上展开的,提及Ga2O3的时候多特指β结构的Ga2O3。Ga2O3的禁带宽度为4.8eV,高于第一代半导体硅,也高于第三代宽禁带半导体GaN和SiC。Ga2O3的击穿电场为8MV/cm,高于硅的0.3MV/cm,也高于GaN的3.3MV/cm和SiC的2.5MV/cm。意味着相同的器件尺寸下,Ga2O3的耐击穿电压理论上是硅的26.6倍,是GaN的2.4倍,是SiC的3.2倍。在功率器件应用领域,Ga2O3FET器件还具有化学性质稳定、高耐压、低损耗、低漏电、耐高温、抗辐照、可靠性高以及低成本的优势。

在Ga2O3FET制备过程中,为了降低栅漏电,通常需要采用ALD生长(ALD-atomic layer deposition单原子层沉积,又称原子层沉积或原子层外延atomic layer epitaxy)的Al2O3、HfO2(HfO2也即二氧化铪,是铪元素的一种氧化物,常温常压下为白色固体)、SiO2以及它们形成的复合结构作为MOSFET器件的栅下介质。这些介质的生长温度较低,存在较多缺陷。因此不利于高可靠性MOSFET器件的制备。

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