本发明公开了一种散热性好的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管及其制备方法，属于功率半导体器件及其制备技术领域，该器件由衬底、Ga2O3缓冲层、Ga2O3沟道层、Ga2O3源、漏区、Al2O3绝缘层、金属电极等部件构成；其特征在于：器件衬底是Si单晶，在衬底和Ga2O3缓冲层中间还制备有氮化物和氧化物混合多层结构；混合多层结构由GaN系多层结构薄膜、Ga2O3氧化薄层、非故意掺杂Ga2O3下缓冲层、镁掺杂Ga2O3半绝缘层构成。本发明解决了Ga2O3材料的异质外延问题，并克服了目前Ga2O3基MOSFET器件所使用的Ga2O3单晶衬底的散热性差，售价高等缺点；该发明还能够利用Si材料的工艺成熟、售价低、易集成、散热性好的优点，使Ga2O3基MOSFET器件接近实用化。
1.一种散热性好的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管，依次由衬底(1)，衬底(1)上制备的Ga2O3上缓冲层(2)，Ga2O3上缓冲层(2)上外延的Ga2O3沟道层(3)，沟道层(3)上制备的相互分立的源区(4)、漏区(5)，源区(4)、漏区(5)和沟道层(3)的部分区域上沉积的Al2O3绝缘层(6)，源区(4)、漏区(5)和绝缘层(6)上通过热蒸发制备的源电极(7)、栅电极(8)和漏电极(9)；其特征在于：衬底(1)是Si单晶，在衬底(1)和Ga2O3上缓冲层(2)中间还制备有氮化物和氧化物混合多层结构(101)；所述混合多层结构(101)由GaN系多层结构薄膜(10)、Ga2O3薄层(11)、Ga2O3薄层(11)上制备的UID-Ga2O3下缓冲层(12)、UID-Ga2O3下缓冲层(12)上制备的Ga2O3半绝缘层(13)组成；Ga2O3上缓冲层(2)制备在半绝缘层(13)上；GaN系多层结构薄膜(10)采用AlN、AlGaN及GaN多层薄膜结构，其最上层为高质量GaN薄膜。
2.如权利要求1所述的一种散热性好的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述的Ga2O3薄层(11)是由GaN系多层结构薄膜(10)的上表面经高温氧化制成。
3.如权利要求1所述的一种散热性好的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述的UID-Ga2O3下缓冲层(12)是由温度渐变生长方法制成；所述的半绝缘层(13)通过Mg掺杂制成；所述的源区(4)及漏区(5)均由SiH4气体通过调制掺杂工艺制成。
4.如权利要求1所述的一种散热性好的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述的Ga2O3上缓冲层(2)，沟道层(3)，源区(4)，漏区(5)，GaN系多层结构薄膜(10)，UID-Ga2O3下缓冲层(12)，半绝缘层(13)，均是由金属有机化合物化学气相沉淀方法制备而成的。
5.如权利要求1所述的一种散热性好的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管，其特征在于，所述的衬底(1)的厚度为300-500μm，GaN系多层结构薄膜(10)的厚度为100-200nm，Ga2O3薄层(11)的厚度为1-5nm，UID-Ga2O3下缓冲层(12)的厚度为1-2μm，Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层(13)的厚度为200-300nm，Ga2O3上缓冲层(2)的厚度为800-1000nm，Ga2O3沟道层(3)的厚度为150-250nm，源区(4)和漏区(5)的厚度均为100-200nm，Al2O3绝缘层(6)的厚度为15-
25nm，源电极(7)、栅电极(8)和漏电极(9)的厚度为200-300nm。
6.如权利要求1所述的一种散热性好的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
A、采用金属有机物化学气相沉积方法在Si单晶衬底(1)，厚度为300-500μm，制备GaN系多层结构薄膜(10)，GaN系多层结构薄膜(10)自下而上分别由AlN薄膜、渐变AlGaN薄膜及GaN薄膜组成，总厚度为100-200nm，生长源为三甲基镓、三甲基铝和高纯氨气，不掺杂，生长温度为900-1100℃，生长压强为300-400torr；
B、在GaN系多层结构薄膜(10)上通过高温热氧化的方法生成Ga2O3薄层(11)，Ga2O3薄层(11)厚度为1-5nm，氧化温度为800-900℃，采用MOCVD方法，在Ga2O3薄层(11)上生长UID-Ga2O3下缓冲层(12)，UID-Ga2O3下缓冲层(12)的厚度为900-1100nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，不掺杂，采取渐变式生长温度进行生长，起始生长温度为500-600℃，每生长100nm薄膜后，将生长温度升高20℃，直至800℃；逐步吸收GaN与Ga2O3薄膜由于晶格失配产生的应力与位错；
C、采用MOCVD方法，在UID-Ga2O3下缓冲层(12)上生长Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层(13)，Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层(13)的厚度为200-300nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，掺杂源为二茂镁；生长温度为700-800℃，二茂镁的流量为10-20sccm，利用镁受主补偿Ga2O3薄膜内存在的施主缺陷，制备成电阻率大于1010Ω·cm的半绝缘层薄膜；
D、采用MOCVD方法，在Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层(13)上生长Ga2O3上缓冲层(2)，Ga2O3上缓冲层(2)的厚度为800-1000nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，不掺杂，薄膜的生长温度为
800-900℃，用以防止Ga2O3沟道层(3)和Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层(13)之间施主与受主间的扩散；
E、采用MOCVD方法，在Ga2O3上缓冲层(2)上生长Ga2O3沟道层(3)，Ga2O3沟道层(3)的厚度为150-250nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，掺杂源为SiH4气体，流量为10-20sccm；薄膜
的生长温度为800-900℃，电子浓度控制在10 cm 数量级，以便实现器件正常工作；
F、采用MOCVD方法，在Ga2O3沟道层(3)上生长Ga2O3强n型Ga2O3薄膜，厚度为100-200nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，掺杂源为SiH4气体，流量为30-40sccm，所述Ga2O3薄膜采用低温掺杂与高温生长交替进行的方法制备；低温生长温度为500-600℃，进行掺杂，当薄膜厚度达到20nm时，进行高温生长，温度为800-900℃，不掺杂，薄膜厚度也为20nm，两种生长方式交替进行，完成薄膜生长后，在N2气氛下进行热退火，退火温度为800-1000℃，退火时间为30分钟，以完成杂质的扩散与激活，所述Ga2O3薄膜电子浓度需达到1019cm-3数量级，退火之后，利用SF6与Ar的混合气体进行Ga2O3部分区域的ICP刻蚀，形成源层(4)和漏层(5)，其中SF6与Ar气体的体积比为3:1，刻蚀时间为20-30分钟；
G、采用等离子体ALD的方法，用掩膜法在Ga2O3源层(4)、漏层(5)与Ga2O3沟道层(3)的部分区域上生长Al2O3绝缘层(6)；Al2O3绝缘层(6)的厚度为15-25nm，生长温度为200-300℃，不掺杂，形成器件的绝缘栅层；
H、采用蒸镀和光刻胶剥离工艺，制备源电极(7)、栅电极(8)和漏电极(9)，厚度为200-
300nm；源电极(7)、栅电极(8)和漏电极(9)的材料可用Au、Ni-Au、Ti-Au、Zn-Au或Pt-Au二元合金材料，或Ti-Pt-Au、Ti-Ni-Au或Ni-Pt-Au三元合金材料，蒸镀电极的方法可采用热蒸镀、电子束蒸镀或磁控溅射方法制备；
I、最后，进行划片，制备成边长200μm-3mm的方形器件，装配焊接在热沉或支架上，便制备得到Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管。
一种散热性好的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管及其
制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于功率半导体器件及其制备技术领域，特别是涉及一类散热性好的 Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管及其制备方法。
背景技术
[0002] 半导体功率器件主要是指用于电力设备的电能变换和控制电路方面的半导体电子器件。在众多功率器件中，高功率的金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)器件，对于高压传输，功率转换的电器来说非常重要。高压MOSFET 常常要承受几百甚至几千伏的高压，这对于材料的要求极高。而目前被广泛使用的Si材料，其带隙只有1.1eV，击穿场强很小，必须通过双极器件(例如：绝缘栅双极晶体管)和增厚器件尺寸防止击穿而获得高压器件。而双极器件的制备工艺复杂且功率损耗较大，不利于节能且增加了散热难度。新兴的GaN与SiC基单级功率器件，虽然在功率损耗、耐压等方面性能得到提升，但仍然不能满足智能电网等高压系统的应用需求，也只能期望采用双极器件来实现。氧化镓(Ga2O3) 是一种直接宽禁带氧化物半导体材料，禁带宽度约为4.9eV，高于GaN和SiC 材料。Ga2O3的电子迁移率为300cm2/Vs，击穿场强可达8MV/cm，远超过SiC 和GaN的理论极限值。该材料的导通电阻较低，在同样的击穿电压下，氧化镓单极器件的导通损耗可比SiC的和GaN的低一个数量级。这些优势使得Ga2O3材料在高电压，大功率MOSFET的制备上具有广阔的应用前景。
[0003] 由于Ga2O3薄膜的异质外延技术目前还不成熟，衬底与薄膜间较大的晶格失配与热失配难以消除，这导致异质外延生长的Ga2O3薄膜的晶体质量无法提高。所以目前人们普遍使用Ga2O3单晶衬底制备Ga2O3基MOSFET器件。Masataka Higashiwaki等人在文献“Jpn.J.Appl.Phys.55,1202B9(2016)”中就报道了一种 Ga2O3基MOSFET器件。这种器件结构如图1所示，由Ga2O3单晶衬底1，衬底 1上外延的非故意掺杂(UID)Ga2O3缓冲层2，Ga2O3缓冲层2上外延的Si掺杂的弱n型Ga2O3沟道层3，沟道层3上通过Si离子注入方法形成相互分立的强n 型源区4和强n型漏区5，源区4、漏区5和沟道层3的部分区域(见图1)上利用原子层沉积(ALD)方法沉积的Al2O3绝缘层6，源区4、漏区5和绝缘层 6上通过热蒸发制备的源电极7、栅电极8和漏电极9等部件构成。这种器件虽然表现出较SiC更高的耐压特性和更低的导通电阻，但Ga2O3单晶衬底目前制备困难，大尺寸衬底难以获得，而且Ga2O3单晶衬底的热导率很低，不利于高功率器件散热，这将严重限制其高功率器件的实用化。
发明内容
[0004] 为了克服现有技术中Ga2O3基MOSFET器件散热性差这一困难，本发明提出一种散热性良好的Ga2O3基MOSFET及其制备方法。本发明采用Si单晶作为衬底，并利用当前GaN薄膜外延生长技术，首先制备高质量的GaN系多层结构薄膜，再通过GaN高温热氧化的方法制备Ga2O3薄层；然后进行Ga2O3温度渐变缓冲层的生长，其生长方法是首先在低温下生长低质量的Ga2O3薄层，然后通过逐级升高生长温度的方法生长Ga2O3薄膜，并逐渐吸收GaN与Ga2O3界面产生的应力与位错。当应力与位错被缓冲层所吸收后，在缓冲层之上通过镁掺杂的方法生长半绝缘的Ga2O3半绝缘层，用来防止MOSFET漏电流的产生。本发明可将Si衬底、GaN多层结构薄膜、Ga2O3氧化薄层、Ga2O3温度渐变缓冲层、 Ga2O3半绝缘层视为器件的整体衬底，以替代传统的Ga2O3单晶衬底使用。从而提出一种散热性良好的Ga2O3基MOSFET及其制备方法，同时解决了Ga2O3异质外延的质量问题。
[0005] 一种散热性好的Ga2O3基MOSFET，依次由衬底1，衬底1上制备的Ga2O3缓冲层2，Ga2O3缓冲层2上外延的Ga2O3沟道层3，沟道层3上制备的相互分立的源区4、漏区5，源区4、漏区5和沟道层3的部分区域上沉积的Al2O3绝缘层6，源区4、漏区5和绝缘层6上通过热蒸发制备的源电极7、栅电极8和漏电极9；其特征在于：衬底1是Si单晶，在衬底1和Ga2O3上缓冲层2中间还制备有氮化物和氧化物混合多层结构101；所述混合多层结构101由GaN系多层结构薄膜10、Ga2O3薄层11、Ga2O3薄层11上制备的UID-Ga2O3下缓冲层12、下缓冲层12上制备的Ga2O3半绝缘层13组成；Ga2O3上缓冲层2制备在半绝缘层13上；GaN系多层结构薄膜10采用AlN、AlGaN及GaN多层薄膜结构，其最上层为高质量GaN薄膜。
[0006] 进一步地，所述的Ga2O3薄层11是由GaN系多层结构薄膜10的上表面经高温氧化制成。
[0007] 进一步地，所述的UID-Ga2O3下缓冲层12是由温度渐变生长方法制成；所述的半绝缘层13通过Mg掺杂制成；所述的Ga2O3源层4和漏层5均由SiH4气体通过调制掺杂工艺制成。
[0008] 进一步地，所述的Ga2O3上缓冲层2，沟道层3，源层4，漏层5，GaN系多层结构薄膜10，下缓冲层12，半绝缘层13，均是由金属有机化合物化学气相沉积(MOCVD)方法制备而成的。
[0009] 进一步地，所述的衬底1的厚度为300-500μm，GaN系多层结构薄膜10的厚度为100-200nm，Ga2O3薄层11的厚度为1-5nm，Ga2O3下缓冲层12的厚度为1-2μm，Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层13的厚度为200-300nm，Ga2O3上缓冲层 2的厚度为800-1000nm，Ga2O3沟道层3的厚度为
150-250nm，Ga2O3源层4和漏层5的厚度均为100-200nm，Al2O3绝缘层6的厚度为15-25nm，源电极7、栅电极8和漏电极9的厚度为200-300nm。
[0010] 一种散热性好的Ga2O3基MOSFET的制备方法，具体步骤如下：
[0011] A、采用MOCVD方法在Si单晶衬底1(厚度为300-500μm)制备GaN系多层结构薄膜10，GaN系多层结构薄膜10自下而上分别由AlN薄膜、渐变AlGaN 薄膜及GaN薄膜组成，总厚度为100-200nm，生长源为三甲基镓、三甲基铝和高纯氨气，不掺杂，生长温度为900-1100℃，生长压强为300-400torr；
[0012] B、在GaN系多层结构薄膜10上通过高温热氧化的方法生成Ga2O3薄层11， Ga2O3薄层11厚度为1-5nm，氧化温度为800-900℃，采用MOCVD方法，在 Ga2O3薄层11上生长UID-Ga2O3薄膜12，UID-Ga2O3薄膜12的厚度为 900-1100nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，不掺杂，采取渐变式生长温度进行生长，起始生长温度为500-600℃，每生长100nm薄膜后，将生长温度升高 20℃，直至800℃；逐步吸收GaN与Ga2O3薄膜由于晶格失配产生的应力与位错；
[0013] C、采用MOCVD方法，在UID-Ga2O3薄膜12上生长Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层13，Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层13的厚度为200-300nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，掺杂源为二茂镁。生长温度为700-800℃，二茂镁的流量为 10-20sccm，利用镁受主补偿Ga2O3薄膜内存在的施主缺陷，制备成电阻率大于 1010Ω·cm的半绝缘层薄膜；
[0014] D、采用MOCVD方法，在Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层13上生长Ga2O3上缓冲层2，Ga2O3上缓冲层2的厚度为800-1000nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，不掺杂，薄膜的生长温度为800-900℃，用以防止Ga2O3沟道层3和Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层13之间施主与受主间的扩散；
[0015] E、采用MOCVD方法，在Ga2O3上缓冲层2上生长Ga2O3沟道层3，Ga2O3沟道层3的厚度为150-250nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，掺杂源为SiH4气体，流量为10-20sccm。薄膜的生长温度为800-900℃，电子浓度控制在1017cm-3数量级，以便实现器件正常工作；
[0016] F、采用MOCVD方法，在Ga2O3沟道层3上生长Ga2O3强n型Ga2O3薄膜，厚度为100-200nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，掺杂源为SiH4气体，流量为30-40sccm，该层采用低温掺杂与高温生长交替进行的方法制备。低温生长温度为500-600℃，进行同步掺杂，当薄膜厚度达到20nm时，只进行高温生长，不掺杂，温度为800-900℃，薄膜厚度也为20nm，两种生长方式交替进行，完成薄膜生长后，在N2气氛下进行热退火，退火温度为800-1000℃，退火时间为 30分钟，以完成杂质的扩散与激活，该层的电子浓度需达到1019cm-3数量级，退火之后，利用SF6与Ar的混合气体进行Ga2O3部分区域的ICP刻蚀，行程源层4和漏层5，其中SF6与Ar气体的体积比为3:1，刻蚀时间为20-30分钟；
[0017] G、采用等离子体ALD的方法，用掩膜法在Ga2O3源层4、漏层5与Ga2O3沟道层3的部分区域上生长Al2O3绝缘层6；Al2O3绝缘层6的厚度为15-25nm，生长温度为200-300℃，不掺杂，形成器件的绝缘栅层；
[0018] H、采用蒸镀和光刻胶剥离工艺，制备源电极7、栅电极8和漏电极9(见图2)，厚度为200-300nm；源电极7、栅电极8和漏电极9的材料可用Au、Ni-Au、 Ti-Au、Zn-Au或Pt-Au等二元合金材料，也可以用Ti-Pt-Au、Ti-Ni-Au或Ni-Pt-Au 三元合金材料，蒸镀电极的方法可采用热蒸镀、电子束蒸镀或磁控溅射方法制备，合金中材料的比例关系需根据所接触半导体材料的功函数进行计算；
[0019] I、最后，进行划片，制备成边长200μm-3mm的方形器件，装配焊接在热沉或支架上，便制备得到Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管。
[0020] 与现有技术相比，本发明的优点如下：
[0021] 本发明解决了Ga2O3材料的异质外延问题，并克服了目前Ga2O3基MOSFET 器件所使用的Ga2O3单晶衬底的散热性差，售价高等缺点；该发明还能够利用 Si材料的工艺成熟、售价低、易集成、散热性好的优点，使Ga2O3基MOSFET 器件接近实用化。
附图说明
[0022] 图1：现有技术中Ga2O3单晶衬底的Ga2O3基MOSFET器件的结构示意图；
[0023] 图2：本发明实施例1制备的的散热性好的Si衬底Ga2O3基MOSFET器件的结构示意图；
[0024] 图3：实施例1中MOSFET器件的转移特性曲线图；
[0025] 图中：衬底1、UID-Ga2O3上缓冲层2、Ga2O3沟道层3、Ga2O3源层4、Ga2O3漏层5、Al2O3绝缘层6、源电极7、栅电极8、漏电极9，GaN系多层结构薄膜 10、Ga2O3氧化薄层11、UID-Ga2O3下缓冲层12、Mg掺杂Ga2O3半绝缘层13 氮化物和氧化物混合多层结构101。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本发明做进一步地说明。
[0027] 实施例1
[0028] 一种散热性好的Ga2O3基MOSFET，依次由衬底1，衬底1上制备的Ga2O3缓冲层2，Ga2O3缓冲层2上外延的Ga2O3沟道层3，沟道层3上制备的相互分立的源区4、漏区5，源区4、漏区5和沟道层3的部分区域上沉积的Al2O3绝缘层6，源区4、漏区5和绝缘层6上通过热蒸发制备的源电极7、栅电极8和漏电极9；其特征在于：衬底1是Si单晶，在衬底1和Ga2O3上缓冲层2中间还制备有氮化物和氧化物混合多层结构101；所述混合多层结构101由GaN系多层结构薄膜10、GaN系多层结构薄膜10部分高温氧化制备的Ga2O3薄层11、Ga2O3薄层11上制备的UID-Ga2O3下缓冲层12、下缓冲层12上制备的Ga2O3半绝缘层13组成；Ga2O3上缓冲层2制备在半绝缘层13上；GaN系多层结构薄膜10 采用AlN、AlGaN及GaN多层薄膜结构，其最上层为高质量GaN薄膜；Ga2O3薄层11是由GaN薄膜的上表面经高温氧化制成；UID-Ga2O3下缓冲层12是由温度渐变生长方法制成；半绝缘层13通过Mg掺杂制成，Ga2O3源层4和漏层 5都是由SiH4气体通过调制掺杂工艺制成。
[0029] 一种散热性好的Ga2O3基MOSFET的制备方法，具体步骤如下：
[0030] A、以Si单晶为衬底1，厚度为500μm，首先在超声状态下依次使用甲苯、丙酮、乙醇和去离子水分别清洗衬底5分钟，然后利用高纯氮气将衬底吹干。 GaN系多层结构薄膜10的生长使用目前成熟的常规MOCVD工艺，生长源为三甲基镓、三甲基铝和高纯氨气，生长温度为1000℃，生长压强为350torr，薄膜厚度为150nm。
[0031] B、在GaN系多层结构薄膜10上通过高温热氧化的方法生成Ga2O3薄层11，其厚度为1.5nm，氧化温度为850℃，氧化时间为30分钟，从而获得Ga2O3薄层 11。之后利用MOCVD方法，在Ga2O3薄层11上生长UID-Ga2O3薄膜12， UID-Ga2O3薄膜12的厚度为厚度为1000nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，不掺杂。该层采取渐变式生长温度进行生长，起始生长温度为600℃，每生长100nm 薄膜后，将生长温度升高20℃，直至800℃。用此方法逐步吸收GaN与Ga2O3薄膜由于晶格失配产生的应力与位错。
[0032] C、利用MOCVD方法，在UID-Ga2O3薄膜12上生长Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层13，Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层13的厚度为厚度为250nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，掺杂源为二茂镁，生长温度为800℃，二茂镁的流量为 15sccm，利用镁受主补偿Ga2O3薄膜内存在的施主缺陷，获得电阻率为 1×1010Ω·cm的半绝缘层薄膜。
[0033] D、利用MOCVD方法，在Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层13上生长Ga2O3上缓冲层2，Ga2O3上缓冲层2的厚度为厚度为900nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，不掺杂。薄膜的生长温度为800℃，用以防止Ga2O3沟道层3和Mg掺杂的Ga2O3半绝缘层13之间施主与受主间的扩散。
[0034] E、利用MOCVD方法，在Ga2O3上缓冲层2上生长Ga2O3沟道层3；Ga2O3沟道层3的厚度为200nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，掺杂源为SiH4气体，流量为15sccm。薄膜的生长温度
17 -3
为800℃，电子浓度控制在1.6×10 cm 。
[0035] F、利用MOCVD方法，在Ga2O3沟道层3上生长Ga2O3强n型薄膜，薄膜的厚度为150nm，生长源为三甲基镓和高纯氧气，掺杂源为SiH4气体，流量为35sccm。该层采用低温掺杂与高温生长交替进行的方法制备。低温生长温度为 550℃，进行掺杂，当薄膜厚度达到20nm时，进行高温生长，温度为800℃，不掺杂，薄膜厚度也为20nm。两种生长方式交替进行。完成薄膜生长后，在N2气氛下进行热退火，退火温度为900℃，退火时间为30分钟。以完成杂质的扩散与激活。该层的电子浓度为3.6×1019cm-3。退火之后，利用SF6与Ar的混合气体进行Ga2O3薄膜的ICP刻蚀实验形成分立的源层4和漏层5，其中SF6与Ar 气体的体积比为3:1，刻蚀时间为30分钟。
[0036] G、采用等离子体ALD的方法，在对Ga2O3源层4、漏层5与Ga2O3沟道层 3的部分区域上生长Al2O3绝缘层6，Al2O3绝缘层6的厚度为20nm，生长温度为250℃，不掺杂，形成器件的绝缘栅层。
[0037] H、采用目前成熟的电极制备工艺，即ICP刻蚀、光刻电极、蒸镀电极、剥离合金等一系列流程制备源电极7、栅电极8和漏电极9，其材料采用采用Ti-Au 合金，厚度为250nm；
[0038] I、最后，进行划片，制备成边长3毫米的方形器件，装配焊接在热沉或支架上，获得了MOSFET。
[0039] 本发明制备的一种散热性好的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管与现有的Ga2O3单晶衬底的Ga2O3基MOSFET器件的性能测试对比如下：
[0040] 表1：本发明的的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管和常规以Ga2O3单晶为衬底的MOSFET器件的各层薄膜质量对比表
[0041]
[0042] 从表1的数据可见，本发明的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管与常规的利用Ga2O3单晶为衬底的MOSFET器件，在各层薄膜性质上基本相似。沟道层材料的晶体质量好、迁移率高。半绝缘层的电阻率高，绝缘特性好。源漏层的载流子浓度高，易导电。所以，本发明制备的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管并未对器件中薄膜的性能产生不利影响。
[0043] 表2：本发明的的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管和常规以Ga2O3单晶为衬底的MOSFET器件的性能对比
[0044]
[0045] 从表2数据可见，两种器件的场效应迁移率均很高，开关闭均达到109数量级。器件的临界击穿电压也较高，约为700V左右。但是，以Ga2O3单晶为衬底的器件的散热性很差，器件在600V电压工作10分钟，器件的温度已经达到 158℃，而Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管的器件，在同样条件下工作 10分钟后，温度只有62℃。这说明本发明的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管具有良好的散热性，这对于高功率器件来说，是非常重要的。
[0046] 本发明制备的Ga2O3基金属氧化物半导体场效应晶体管呈现典型的 MOSFET转移特性，正向开启电压为-15V，截止电压为3V。器件具有明显的开关特性，关态电流小于10-10A，开态时的电流可达到10-1A，器件的开关比约为 109。该器件特性基本与目前Ga2O3单晶为衬底的器件的特性相当，但在器件散热性上却大为改善，可见Si基GaN衬底对器件的散热性影响很大。
