采用氮离子和硅离子注入掺杂工艺制备的垂直β-Ga2O3 MOSFET器件

摘要： 在块状β-Ga2O3(001)衬底上生长的卤化物气相外延漂移层上，研发了具有电流孔径的耗尽型垂直Ga2O3金属氧化物半导体场效应晶体管。采用三次离子注入工艺分别制备n++源区、横向n沟道和p型电流阻挡层，其中选择Si和N分别作为施主与深能级受主掺杂元素。该晶体管实现了0.42 kA/cm2的漏极电流密度、31.5 mΩ·cm2的比导通电阻以及超过10?的输出电流开关比。当前器件的高压性能受限于关态下较大的栅极氧化场导致的高栅极漏电，这一限制可通过优化掺杂方案和改进栅介质来轻松克服。基于全离子注入工艺（具备高度可制造性）的平面栅垂直Ga2O3晶体管的成功研制，极大提升了基于Ga2O3的功率电子器件的发展前景。