【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于半导体集成电路设计及制造领域，特别是涉及一种nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管及制备方法。
技术介绍
1、近年来，第三代宽禁带半导体——氮化镓(gan)因其具备宽的禁带、高的击穿电场、较高的热导率且化学性质稳定、抗辐射等优点被广泛应用于功率和射频器件应用领域中，同时nio作为天然的p型氧化物，属于直接宽禁带半导体材料，具备高的载流子浓度，禁带宽度为3.6-4.0ev，与氮化镓3.34ev相近。垂直氮化镓mosfet，因其具备耐高压、适应能力强等优点，广泛受到人们的关注。氮化镓三极管的优点是：1)击穿电压高、损耗低；2)适应能力强，可以广泛应用于各种环境，如高温、高辐照等环境；3)器件体积微小，有利于降低芯片的尺寸。
2、但现有的垂直氮化镓mosfet存在着一些需要改进的问题：1)p型gan材料的掺杂是个难题，一般需要通过掺杂mg离子并进行激活，但mg离子很难激活，使得难以实现高质量的掺杂；2)gan的生长难度和成本较高，使得垂直gan基mosfet的生产成本较为昂贵，同时，其性能距离理想的gan材料极限仍有巨大差距。
3、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的
技术介绍
部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种nio/gan异质沟槽型式nmos
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管的制备方法，所述制备方法包括：提供一n型gan单晶衬底，在所述n型gan单晶衬底上形成n型轻掺杂的gan外延层；在所述gan外延层上形成非故意掺杂的p型nio层；在所述p型nio层上形成n型离子掺杂的n型nio层；通过光刻-刻蚀工艺去除栅沟槽区域的所述n型nio层、p型nio层和部分厚度的gan外延层以形成栅沟槽，通过光刻-刻蚀工艺去除源沟槽区域的所述n型nio层，以在栅沟槽的邻处形成源沟槽；在所述栅沟槽、源沟槽表面和所述n型nio层表面形成氧化层，去除所述源沟槽表面的所述氧化层以显露所述源沟槽；在所述源沟槽中填充源极金属；在所述源极金属上制备源电极，在所述栅沟槽内填充栅电极，在所述n型gan单晶衬底背面形成漏电极。
3、可选地，采用氢化物气相外延工艺在所述n型gan单晶衬底形成n型轻掺杂的gan外延层，所述n型gan单晶衬底的厚度为50微米～500微米，载流子浓度为1～3e18cm-3，所述n型轻掺杂的gan外延层的厚度范围为5微米～80微米，其掺杂元素为碳或硅中的一种，载流子浓度为1～3e18 cm-3。
4、可选地，形成非故意掺杂的p型nio层包括：在常温下，靶材为纯金属镍靶，溅射气体为氩气，反应气体为氧气，氩氧比为2:1～1:2，采用直流磁控溅射工艺在所述gan外延层上形成非故意掺杂的p型nio层，所述p型nio层的厚度为300纳米～500纳米，载流子浓度为5e18cm-3～5e19cm-3。
5、可选地，形成n型离子掺杂的n型nio层包括：加热至250℃～350℃，使用直流磁控溅射法，靶材为掺铟镍靶，溅射气体为氩气，反应气体为氧气，溅射功率为120w～160w，氩氧比为2:1～1:2，采用直流磁控溅射工艺在所述p型nio层上形成n型离子掺杂的n型nio层，所述n型nio层的厚度为150纳米～250纳米，载流子浓度为1e18cm-3～1e19cm-3。
6、可选地，形成栅沟槽和源沟槽包括：通过光刻工艺显露出栅沟槽区域，采用boe溶液刻蚀去除所述n型nio层和p型nio层；采用icp刻蚀工艺进一步去除部分厚度的gan外延层，以形成栅沟槽；通过光刻工艺显露出源沟槽区域，采用boe溶液刻蚀去除所述n型nio层，以形成源沟槽。
7、可选地，形成氧化层包括：采用原子层沉积工艺或磁控溅射工艺所述在所述栅沟槽、源沟槽表面和所述n型nio层表面形成氧化铝层，所述氧化铝层的厚度为40纳米～80纳米；采用光刻工艺显露出源沟槽区域，采用boe溶液刻蚀去除源沟槽表面的氧化铝层，以显露所述源沟槽。
8、可选地，形成源极金属、源电极、栅电极和漏电极包括：通过光刻工艺形成掩膜，所述掩膜显露所述源沟槽，采用真空蒸镀工艺、磁控溅射工艺或热蒸发工艺制备欧姆金属层，通过金属剥离工艺去除多余的欧姆金属层，并通过退火工艺形成欧姆接触，以在所述源沟槽中形成源极金属；采用真空蒸镀工艺、磁控溅射工艺或热蒸发工艺在所述衬底背面形成漏极金属层，并通过退火工艺形成欧姆接触，以在所述衬底背面形成漏电极；通过光刻工艺形成掩膜，所述掩膜显露所述源沟槽，采用真空蒸镀工艺、磁控溅射工艺或热蒸发工艺制备源极金属层，通过金属剥离工艺去除多余的源极金属层，并进行退火，以在所述源极金属上形成源电极；通过光刻工艺形成掩膜，所述掩膜显露所述栅沟槽，采用真空蒸镀工艺、磁控溅射工艺或热蒸发工艺在所述栅沟槽中填充栅极金属层，通过金属剥离工艺去除多余的栅极金属层，以在所述栅沟槽中形成栅电极。
9、本专利技术还提供一种nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管，nmos晶体管包括：n型gan单晶衬底；n型轻掺杂的gan外延层，设置在所述n型gan单晶衬底上；非故意掺杂的p型nio层，设置在所述gan外延层上；n型离子掺杂的n型nio层，设置在所述p型nio层上；栅沟槽，设置在所述n型nio层、p型nio层和部分厚度的gan外延层中；源沟槽，设置在所述栅沟槽的邻处的所述n型nio层中；氧化层，设置在所述栅沟槽表面；源极金属，设置在所述源沟槽中；源电极，设置在所述源极金属上；栅电极，设置在所述栅沟槽内；漏电极，设置在所述n型gan单晶衬底背面。
10、可选地，所述n型gan单晶衬底的厚度为50微米～500微米，载流子浓度为1～3e18cm-3，所述n型轻掺杂的gan外延层的厚度范围为5微米～80微米，其掺杂元素为碳或硅中的一种，载流子浓度为1～3e18 cm-3。
11、可选地，所述p型nio层的厚度为300纳米～500纳米，载流子浓度为5e18cm-3～5e19cm-3。
12、可选地，所述n型nio层的厚度为150纳米～250纳米，载流子浓度为1e18cm-3～1e19cm-3。
13、可选地，所述氧化层包括氧化铝层，所述氧化铝层的厚度为40纳米～80纳米。
14、如上所述，本专利技术的nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管及其制备方法，具有以下有益效果：
15、本专利技术创新性的提出了一种nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管，与传统垂直氮化镓mosfet相比，本专利技术通过p型nio层代替p型gan层，p型nio层在非故意掺杂的情况下，就可以具有较高的载流子浓度，避免了p型gan层中mg离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于：采用氢化物气相外延工艺在所述n型GaN单晶衬底形成n型轻掺杂的GaN外延层，所述n型GaN单晶衬底的厚度为50微米～500微米，载流子浓度为1～3E18cm-3，所述n型轻掺杂的GaN外延层的厚度范围为5微米～80微米，其掺杂元素为碳或硅中的一种，载流子浓度为1～3E18cm-3。
3.根据权利要求1所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于：形成非故意掺杂的p型NiO层包括：在常温下，靶材为纯金属镍靶，溅射气体为氩气，反应气体为氧气，氩氧比为2:1～1:2，采用直流磁控溅射工艺在所述GaN外延层上形成非故意掺杂的p型NiO层，所述p型NiO层的厚度为300纳米～500纳米，载流子浓度为1E19cm-3～5E19cm-3。
4.根据权利要求1所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于：形成n型离子掺杂的n型NiO层包
5.根据权利要求1所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于，形成栅沟槽和源沟槽包括：
6.根据权利要求1所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于，形成氧化层包括：
7.根据权利要求1所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管的制备方法，其特征在于，形成源极金属、源电极、栅电极和漏电极包括：
8.一种NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管，其特征在于：所述n型GaN单晶衬底的厚度为50微米～500微米，载流子浓度为1～3E18cm-3，所述n型轻掺杂的GaN外延层的厚度范围为5微米～80微米，其掺杂元素为碳或硅中的一种，载流子浓度为1～3E18cm-3。
10.根据权利要求8所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管，其特征在于：所述p型NiO层的厚度为300纳米～500纳米，载流子浓度为1E19cm-3～5E19cm-3。
11.根据权利要求8所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管，其特征在于：所述n型NiO层的厚度为150纳米～250纳米，载流子浓度为1E18cm-3～1E19cm-3。
12.根据权利要求8所述的NiO/GaN异质沟槽型式nMOS晶体管，其特征在于：所述氧化层包括氧化铝层，所述氧化铝层的厚度为40纳米～80纳米。
...【技术特征摘要】
1.一种nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
2.根据权利要求1所述的nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管的制备方法，其特征在于：采用氢化物气相外延工艺在所述n型gan单晶衬底形成n型轻掺杂的gan外延层，所述n型gan单晶衬底的厚度为50微米～500微米，载流子浓度为1～3e18cm-3，所述n型轻掺杂的gan外延层的厚度范围为5微米～80微米，其掺杂元素为碳或硅中的一种，载流子浓度为1～3e18cm-3。
3.根据权利要求1所述的nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管的制备方法，其特征在于：形成非故意掺杂的p型nio层包括：在常温下，靶材为纯金属镍靶，溅射气体为氩气，反应气体为氧气，氩氧比为2:1～1:2，采用直流磁控溅射工艺在所述gan外延层上形成非故意掺杂的p型nio层，所述p型nio层的厚度为300纳米～500纳米，载流子浓度为1e19cm-3～5e19cm-3。
4.根据权利要求1所述的nio/gan异质沟槽型式nmos晶体管的制备方法，其特征在于：形成n型离子掺杂的n型nio层包括：加热至250℃～350℃，使用直流磁控溅射法，靶材为掺铟镍靶，溅射气体为氩气，反应气体为氧气，溅射功率为120w～160w，氩氧比为2:1～1:2，采用直流磁控溅射工艺在所述p型nio层上形成n型离子掺杂的n型nio层，所述n型nio层的厚度为150纳米～250纳米，载流子浓度为1e18cm-3～1e19cm-...
【专利技术属性】
技术研发人员：王瑞，敖辉，韩甲俊，朱曦，刘新科，庄文荣，
申请(专利权)人：东莞市中镓半导体科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。