本发明涉及半导体功率器件领域，尤其是一种异质外延氧化镓晶体管及一种异质外延氧化镓晶体管的制备方法。
背景技术：
1、β-镓氧化物(β-ga2o3)是一种重要的功率半导体材料，因其约4.8至4.9ev的宽带隙而具备优异的击穿电压(vbr)特性，使其在高电场下能够高效运行。
2、目前已开发出4到6英寸的本征半绝缘β-ga2o3衬底，然而其低热导率和绝缘特性会随着温度和退火的升高而下降，这为β-ga2o3电力器件的应用带来了一定挑战。此外，本征β-ga2o3的成本也相当昂贵，同样限制了本征β-ga2o3的应用。
3、另一种前景广阔的制备方法是在蓝宝石衬底上通过异质外延生长β-ga2o3薄膜，以形成β-ga2o3导电通道并制备mosfet(晶体管)。使用金属有机化合物化学气相沉积mocvd或氢化物气相外延hvpe方法的相关研究已经成功地在蓝宝石上生长了β-ga2o3薄膜，证明了异质外延的可行性。生长的高质量电力器件将是重要的技术进展，能够减少对昂贵本征衬底的依赖并加速β-ga2o3应用的推广过程。然而，目前通过异质外延生长制备的β-ga2o3电力器件在高温热稳定性、击穿电压、开关比等方面的电学特性仍然落后于使用本征衬底的器件性能。
技术实现思路
1、本发明的发明目的在于：针对上述存在的全部或部分问题，提供一种异质外延氧化镓晶体管及制备方法，以在降低β-ga2o3电力器件制备成本的情况下，提升异质外延生长制备器件的电学性能。
2、本发明采用的技术方案如下：
3、一种异质外延氧化镓晶体管，其包括：
4、蓝宝石衬底；
5、异质外延结构；
6、电极，包括栅极区域、漏极区域和源极区域；
7、所述异质外延结构为于所述蓝宝石衬底上外延形成的、在垂直于所述衬底方向掺杂浓度逐渐变化的氧化镓层。
8、进一步的，所述氧化镓层的掺杂浓度从所述衬底到所述电极方向逐渐增加。
9、进一步的，所述氧化镓层包括：从所述衬底到所述电极方向依次形成的氧化镓非故意掺杂外延层、氧化镓轻掺杂外延层以及氧化镓重掺杂外延层。
10、进一步的，所述氧化镓层表面中部刻蚀有栅极凹槽，栅极区域位于所述栅极凹槽上方；源极区域和漏极区域分别位于所述栅极区域两侧。
11、进一步的，所述栅极区域包括：
12、位于所述氧化镓层表面的厚栅介质叠层，位于所述厚栅介质叠层表面的栅金属与栅场板，以及位于所述厚栅介质叠层表面、覆盖所述栅场板的栅场板介质。
13、进一步的，所述厚栅介质叠层至少包括两种介质层，其中最底层介质层的厚度为10nm-500nm，最底层上一层的介质层的厚度为10nm-500nm。
14、进一步的，所述厚栅介质叠层的最底层介质层为sio2、sinx、hfo2、al2o3中的一种。
15、进一步的，所述源极区域包括：
16、位于所述氧化镓层表面的源金属，位于所述源金属上、向所述栅极区域侧延伸的源场板，以及位于所述栅极区域上方、覆盖所述源场板延伸到所述栅极区域部分的源场板介质。
17、进一步的，所述衬底为c面蓝宝石衬底。
18、本发明提供了一种异质外延氧化镓晶体管的制备方法，其包括：
19、于衬底上外延生长异质外延结构，所述异质外延结构为于所述衬底上外延形成的、在垂直于所述衬底方向掺杂浓度逐渐变化的氧化镓层；
20、对所述氧化镓层进行离子注入；
21、对离子注入后的氧化镓层进行高温长时间慢速热退火；
22、于所述氧化镓层表面两侧形成源金属与漏金属；
23、于所述氧化镓层表面中部刻蚀栅极凹槽；
24、于所述氧化镓层表面沉积厚栅介质叠层；
25、于所述厚栅介质叠层上制备栅金属与栅场板；
26、于所述厚栅介质叠层上沉积栅场板介质，所述栅场板介质覆盖所述栅场板，形成栅极区域；
27、对所述源金属和漏金属进行介质开孔刻蚀，并确保过刻；；
28、于所述源金属上电子束蒸发源场板，该源场板向栅极区域侧延伸；
29、于所述栅场板介质上方沉积源场板介质，该源场板介质覆盖所述源场板向栅极区域侧延伸的部分；
30、对所述源金属和漏金属进行介质开孔刻蚀，并确保过刻；
31、对得到的器件进行后退火处理。
32、综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
33、与现有同质外延氧化镓技术制备的晶体管相比，本发明具有以下优势：
34、1、成本低：本发明的晶体管结构中c面蓝宝石衬底成本远低于本征氧化镓衬底(4寸仅需几十至百元，相比4-5万元的氧化镓衬底)，且供应更为广泛。可大幅降低了生产成本，推动商业化进程。
35、2、高温热稳定性好：本发明的晶体管结构使用c面蓝宝石衬底，除了其成本低以外，还具有中等大小的热导率、较好的高温绝缘特性。本发明首次验证了异质外延氧化镓器件具有优良的高温热稳定性，突破了同质外延技术在高温下的应用限制。
36、与现有异质外延氧化镓技术制备的晶体管相比，本发明具有以下优势：
37、1、提升异质外延层的质量：本发明的晶体管结构中在蓝宝石衬底上外延生长浓度渐变的氧化镓层有效释放了异质衬底外延生长导致的晶格应力，相较于传统单一浓度生长外延层方法，显著提升了外延材料的质量。
38、2、显著提高反向击穿电压：本发明的晶体管结构中沉积的厚栅介质层和厚场板介质层能抑制泄漏电流，并增强场板的作用，从而显著提高了反向击穿电压。相较于现有异质外延技术，本发明在高压使用环境中展现出明显的优势。
39、3、增大开关比:1)本发明的晶体管制备方法中的离子注入后高温长时间的慢速热退火工艺通过抑制离子扩散、增加迁移率，能够进一步优化材料质量并增强导电能力。2)本发明的晶体管制备方法中栅极介质后退火工艺优化了栅介质质量，减小了泄漏电流。无需额外的器件结构设计便能解决目前异质外延器件开关比较小的问题。
1.一种异质外延氧化镓晶体管，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的异质外延氧化镓晶体管，其特征在于，所述氧化镓层的掺杂浓度从所述衬底到所述电极方向逐渐增加。
3.如权利要求2所述的异质外延氧化镓晶体管，其特征在于，所述氧化镓层包括：从所述衬底(1)到所述电极方向依次形成的氧化镓非故意掺杂外延层(2)、氧化镓轻掺杂外延层(3)以及氧化镓重掺杂外延层(4)。
4.如权利要求1-3任一所述的异质外延氧化镓晶体管，其特征在于，所述氧化镓层表面中部刻蚀有栅极凹槽(6)，栅极区域位于所述栅极凹槽(6)上方；源极区域和漏极区域分别位于所述栅极区域两侧。
5.如权利要求1所述的异质外延氧化镓晶体管，其特征在于，所述栅极区域包括：
6.如权利要求5所述的异质外延氧化镓晶体管，其特征在于，所述厚栅介质叠层(7)至少包括两种介质层，其中最底层介质层的厚度为10nm-500nm，最底层上一层的介质层的厚度为10nm-500nm。
7.如权利要求6所述的异质外延氧化镓晶体管，其特征在于，所述厚栅介质叠层(7)的最底层介质层为sio2、sinx、hfo2、al2o3中的一种。
8.如权利要求5所述的异质外延氧化镓晶体管，其特征在于，所述源极区域包括：
9.如权利要求1所述的异质外延氧化镓晶体管，其特征在于，所述衬底为c面蓝宝石衬底。
10.一种异质外延氧化镓晶体管的制备方法，其特征在于，包括：