基于Al2O3介质的Ga2O3 MOSFET器件制备研究

摘要： 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 nm Si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(9.8 Ω？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。