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《炬丰科技-半导体工艺》 自对准栅氧化镓金属氧化物半导体晶体管
发布时间:2022-05-22 13:39:42 来源:bob综合体育下载
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  初次演示了自对准栅(SAG)β多型氧化镓(β-Ga2O3)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)。运用了硅(Si)离子植入规划来消除源接入电阻,给出了迄今为止报导的β-Ga2O3MOSFETs的最高跨导值。以为,这种SAG进程“关于未来β-Ga2O3器材工程完成高功能、超低功耗损耗器材至关重要。β-Ga2O3根据其超宽功能,已被广泛以为是一种用于高效电力运用的半导体资料能带隙(~4.8eV)。相关的高估量临界场(~8MV/cm)大约比氮化镓或碳化硅等宽带隙资料要高出2-3倍。

  据报导的β-Ga2o3器材的功能受到了寄生电阻效应的约束。SAG进程中的硅离子注入是下降硅和碳化硅(碳化硅)晶体管接入电阻的关键技术。运用了一个半绝缘的掺铁β-Ga2O3衬底,其间经过金属有机化学气相堆积(MOCVD)添加了一个22nm的硅掺杂β-Ga2O3n型通道层。栅极堆的构成包含30nm氧化铝(氧化铝)介电原子层堆积(ALD)、钨(W)溅射以及经过反响离子蚀刻构成的铬(Cr)硬掩模(图1)。因为这些金属会被后来的热退火进程损坏。

  图1 (a)锯β-Ga2O3MOSFET示意图,(b)自上而下扫描电子显微镜图画代表2x50µm锯MOSFET虚线标明横断面区域,(c)透射电子显微镜(TEM)图画门控区域,(d)W门电极,门氧化物和β-Ga2O3衬底,和(e)门氧化物和植入β-Ga2O3通道。从源侧制备硅离子植入物,标称栅源间隔(LGS)为0µm,而因为暗影效应,栅漏间隔(LGD)为0.25µm。氧化铝栅介电层也作为植入帽。植入物区域的方针掺杂量为1x1020/cm3。

  在900°C下快速热退火120秒激活了硅掺杂。对终究MOSFET的高分辨率透射电子显微镜(HR-TEM)研讨标明,高温退火对W栅电极和栅介电层之间的界面没有显着的损害。也没有构成多晶结构域的痕迹。

  该设备经过反响离子蚀刻从源漏区去除氧化铝,并运用由钛/铝/镍/金(钛/铝/Ni/Ni/Au)组成的欧姆源漏电极,在氮气中退火1分钟。然后运用等离子体和反响离子蚀刻法对这些设备进行电阻隔。用于测验意图的互连包含钛/金的金属化反响。运用VanderPauw结构提取了4.96x1012/cm2的载流子片密度和48.4cm2/V-s的迁移率。通道区片阻为2.6x104Ω/平方,植入区片阻为2.0x103Ω/平方。触摸电阻为1.5Ω-mm。

  一个2.5µm栅极长度器材的电气表征的峰值跨导率为35mS/mm,具有10V漏极偏置。最大漏极电流到达140mA/mm。开关电流比为108,标明杰出的堵截。阈下摇摆为121mV/十年。小漏极偏置时的敞开电阻为30Ω-mm,栅极为4V。使用根据该成果的模型,猜测0.5µm栅器材能够完成0.6mS/mm跨导、350mA/mm漏极电流和17Ω-mm电阻。这种功能将需求恰当的热办理或脉冲操作,以防止自加热。

  将他们的作业与其他团队的作业进行了比较(图2):除了笔直份额的三角洲掺杂deltaβ-Ga2o3MESFETs外,GM[峰跨导]成果是最先进的,并经过较大的门栅长度完成。回来搜狐,检查更多