增強型氮化鎵系金氧半場效電晶體

專利類型

發明

專利國別 (專利申請國家)

中華民國

專利申請案號

099135732

專利證號

I 409951

專利獲證名稱

增強型氮化鎵系金氧半場效電晶體

專利所屬機關 (申請機關)

國立清華大學

獲證日期

2013/09/21

技術說明

本發明係發展在氮化鎵上生長並製作高品質氧化鎂/二氧化鈦/氧化鎂堆疊式電容器為例，介紹堆疊式閘極氧化層於氮基(III-N)金氧半元件。高頻、高功率化合物半導體電晶體在電子市場之需求愈來愈高，如汽車電子、馬達控制等。此外，在積體電路(IC)縮小化要求下，高介電值絕緣材料成為目前積體電路金氧半電晶體閘極氧化層之主流。因應更高規格的市場需求，下一世代電子元件的發展將著重在化合物半導體金氧半電晶體上，利用其高能隙、高電子速度達到積體電路高頻、高功率之要求。氮化鎵為化合物半導體發展主流之一，因其能隙與電子飽和速度高過砷化鎵及磷化銦，可滿足電子市場及積體電路之需求。 本專利敘述一種製作高品質氮基金氧半結構的方法，以至少一層低界面狀態密度，一層高介電係數之堆疊式氧化層構成閘極絕緣層。以本實驗為例，先生長一層氧化鎂在正型氮化鎵基板上，其與氮化鎵物理與化學特性較匹配，故有低界面狀態密度，又因具較大能隙故有較低漏電流。再生長一層二氧化鈦，提升介電值以得等效高介電值，故有較高驅動電流。最後再生長一層氧化鎂，以與金屬層之功函數相匹配。在本實驗中，也使用了硫化處理及金屬退火處理了半導體-介電質界面。在處理過後，界面之陷阱密度有著顯著的降低。 In this invention, we describe a method to fabricate a high quality MgO/TiO2/MgO capacitor on GaN substrate. In this patent, a high quality GaN MOSFET was fabricated. A MgO layer was firstly grown on a p-type GaN substrate. The chemical and physical properties of MgO matches with GaN very well, therefore lower interface state density can be obtained. The wide bandgap of MgO results in lower leakage current. Then, a layer of TiO2 is deposited on top to increase effective dielectric constant and hence the driving capacity of GaN MOSFETs. Finally, a MgO is deposited to match the work function of gate metal of MOSFETs.

備註

本會(收文號1120009636)同意該校112年2月16日清智財字第1129001196號函申請終止維護專利(國立清華大學)

連絡單位 (專責單位/部門名稱)

智財技轉組

連絡電話

03-5715131-62219

網址