Ga?O? 欧姆接触的改进
以下文章来源于化合物半导体联盟 ，作者化合物半导体杂志
化合物半导体联盟 .
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低温MOCVD再生长产生具有破纪录电流和开关比的Ga2O3 MESFET。
图例：(a) 完全MOCVD生长的具有再生欧姆接触的MESFET。(b) 顶视图，MESFET 的扫描电子显微镜图像，显示重新生长的访问区域。(c) 接触区域的横截面扫描电子显微镜图像。
犹他大学和宾夕法尼亚州立大学的工程师之间的合作声称已经生产出第一个完全MOCVD生长的具有欧姆接触的β-Ga2O3 MESFET。
该团队的发言人、犹他大学的Sriram Krishnamoorthy告诉 《化合物半导体》，重新生长欧姆接触的一个主要瓶颈是需要高温，以确保高质量的材料。这些高温有可能使通道退化。“我们提出了一个解决方案，并在600°C的温度下使用MOCVD证明了高质量的β-Ga2O3生长，这比MOCVD Ga2O3生长的传统生长温度低200°C。”
在降低热预算的同时，较低的生长温度为与其他需要较低处理温度的半导体材料的异质和混合集成开辟了道路。
β-Ga2O3在较低温度下的生长还实现了超过四个数量级的可控掺杂，并且掺杂分布比以前锐利十倍。“这有助于通过增量掺杂和调制掺杂方案开发基于Ga2O3的高效横向射频器件，”Krishnamoorthy 认为。
该团队使用Agnitron Agilis MOCVD反应器生产器件，该反应器专为晶圆上高质量生长β-Ga2O3材料而设计最大尺寸为2英寸。首先，采用日本NCT公司生产的掺铁半绝缘β-Ga2O3基板，将其浸入稀释HF溶液中30分钟，清洁其表面，然后将该材料装入MOCVD室，并在810°C下沉积500nm厚的β-Ga2O3通道。通过硬掩模和干蚀刻确定器件台面，在选择性区域MOCVD再生工艺之前，提供低欧姆电阻源极和漏极触点。
这些接触的形成开始于通过等离子体增强CVD添加500 nm厚的SiO2牺牲层。使用通过光刻和剥离图案化的镍层来定义源区和漏区。反应离子蚀刻选择性地去除了SiO2以及10-20 nm的 Ga2O3。
在600 °C下生长掺硅Ga2O3之前，将样品浸入王水溶液中去除镍掩模。接下来的步骤包括通过在HF溶液中溶解牺牲SiO2来去除接触区域外的多晶 Ga2O3，并使用光刻和图案化将金属触点添加到重新生长的触点。为肖特基栅极添加金属叠层完成制造。
据该团队称，对 MESFET 的电气测量显示，掺硅Ga2O3再生层的薄层电阻为 73 Ω/平方，metal/β-Ga2O3触点的记录表电阻为8.3 x 10-7W cm2. 导通电流达到130mA m-1。Krishnamoorthy 说：“这是在大栅极长度器件中同时具有超过1010的开关比的耗尽模式β-Ga2O3 MESFET的最高值。”。
他解释说，由于残留的硅杂质，β-Ga2O3横向 FET 会出现通过外延层/衬底的断态泄漏。推测此问题源于晶圆抛光工艺。“我们已经展示了一种使用预生长晶圆清洗来抑制断态泄漏的有效方法，但在MOCVD生长的通道中保留了载流子的高迁移率。”
现在的一个目标是开发使用MOCVD生长通道的β-Ga2O3缩放器件，该器件将利用载流子的高迁移率用于高频应用。“我们还希望研究电场管理技术，以进一步提高MOCVD生长的β-Ga2O3在高功率应用中的击穿性能，”Krishnamoorthy补充道。
参考文献
A. Bhattacharyya et al. Appl. Phys. Express 14 076502 (2021)
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