纽约州立大学布法罗分校（University at Buffalo） 宣布研制出击穿电压超过1800V的β-Ga2O3 MOSFET [Ke Zeng et al, IEEE ElectronDevice Letters, published online 23 July 2018]，而在此之前的耐压水平位于750V以下。击穿电压的提高归因于场板设计的改进，采用复合电介质支撑场板金属。在预期的高场区域采用原子层沉积( ALD )方法沉积电介质从而提高了材料质量。
该器件是使用半绝缘掺铁Ga2O3衬底制造的，在该衬底上先后沉积200nm厚的非故意掺杂(unintentionally doped ，UID )和掺锡( Sn )Ga2O3外延层。然后在源极/漏极区域使用旋涂玻璃技术选择性的进行Sn掺杂。源极/漏极的接触金属是退火的钛/金。栅极电介质是用ALD方法沉积的20nm厚的二氧化硅薄膜。等离子体增强化学气相沉积( PECVD )和ALD方法沉积的二氧化硅为场板结构提供了支持。该叠层还包括薄的ALD方法沉积的氧化铝层，该层被设计成用作栅极沟槽反应离子蚀刻的停止层。沟槽底部的氧化铝蚀刻停止层通过湿法蚀刻去除。栅极和场板金属由钛/铝/镍/金组成。
图 1 β-Ga2O3 MOSFET截面示意图以及光学显微镜下的结构图像
在电子氟化液（Fluorinert）环境中，该器件的击穿电压达到1850V，此时的栅-漏距离为20μm。其他因素保持不变，在空气环境下，该器件的击穿电压只有440V。通过改变栅-漏距离，研究人员发现在Fluorinert环境中下器件的击穿电压均为空气环境下的4倍左右。
图2 各材料体系电压与导通电阻的关系（直线为理论值、符号为氧化镓实验值）
研究人员将他们研制的器件与其他研究团队报道的横向Ga2O3晶体管的性能进行了比较。目前总体性能徘徊在Si基器件的理论极限附近，低于GaN和Ga2O3的预期极限。该团队期望通过更加精细的器件工艺来提高耐压水平。此外，Fluorinert液体也会被其他钝化材料取代。
出处：www.semiconductor-today.com
