本發明屬于半導體，具體涉及一種高擊穿電壓增強型氧化鎵場效應晶體管及其制作方法。
背景技術：
1、氧化鎵材料的優勢在于它的極寬的禁帶寬度，室溫下禁帶寬度約為4.8-4.9ev，它可應用于功率器件。與第三代半導體材料sic、gan等相比，氧化鎵材料禁帶寬度更高，擊穿場強更大，其理論擊穿場強可達到8mv/cm。氧化鎵材料的巴利加優值為3444，遠超過了sic、gan等材料，說明氧化鎵材料在功率器件方面的潛力更大。此外，大規模高質量的氧化鎵單晶可用熔融法制成，生成成本低。隨著氧化鎵的單晶生長技術的快速發展，以及高質量外延和可控n型摻雜技術的實現，氧化鎵在功率電子器件領域具有廣闊的應用前景。
2、由于氧化鎵材料自身材料的性質，現有技術普遍研究制作的是耗盡型mosfet。但是耗盡型的mosfet不能在柵壓零偏時關斷，這種情況有時并不符合電路的要求。為了解決這個問題，研究者使用環繞柵鰭陣列來實現氧化鎵增強型mosfet，這種結構相較于普通的單柵以及雙柵結構，能夠很好的提高器件的柵極控制能力，提高閾值電壓，但其也面臨著導通電阻大、導通電流小和擊穿電壓低等問題。
3、另外，由于氧化鎵自身材料屬性的限制，利用p型氧化鎵來實現增強型器件的想法暫時還不能實現。因此，研究者們基于此問題也提出了許多其他的結構來實現增強型：對于水平型器件來說，包括(1)與p型nio等材料形成異質結結構、(2)鐵電存儲柵或者浮柵等結構、(3)不同形狀的凹槽柵結構、(4)鰭柵結構以及在此基礎上形成的多溝道鰭柵結構等；對于垂直型器件來說，包括(1)鰭柵結構即finfet結構場效應晶體管、(2)帶有電流孔徑的垂直場效應晶體管等。
4、水平型結構相較于垂直型結構，制作步驟相對簡單、制作工藝難度相對較小，因此主要的研究方向還是集中在水平型器件上。對于水平型器件，凹槽柵結構和鰭柵結構是兩種常用的方式，同時也都是利用改變柵極形狀來增加柵極對電壓的控制能力，但也都存在著一些問題。凹槽柵結構是將柵極區域刻蝕成凹槽，如果刻蝕的不夠會導致柵控能力不足，如果刻蝕的過多又會導致器件的導通電阻增大。鰭柵結構利用其對柵極區域的包圍面積更大的優勢，有著更好的柵極控制能力，同時控制效果也比較穩定，但同時也存在著一些其他的問題，比如溝道寬度相對較窄，因此有著較大的導通電阻，同時，由于柵漏之間的電場集中效應，也使得器件的擊穿電壓相對較低。
5、因此，如何能夠在提高器件閾值電壓的基礎上，同時保持導通電阻小、導通電流大和擊穿電壓高等特性，成為氧化鎵場效應晶體管研究中的一個待解決的重要問題。
技術實現思路
1、為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種高擊穿電壓增強型氧化鎵場效應晶體管及其制作方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：
2、本發明實施例提供了一種高擊穿電壓增強型氧化鎵場效應晶體管，包括：半絕緣襯底、緩沖層、溝道層、源極、漏極、柵介質層和柵極，其中，
3、所述緩沖層位于所述半絕緣襯底上；
4、所述溝道層位于所述緩沖層上，且所述溝道層由第一全寬溝道、若干第一梯形斜溝道、多溝道鰭式溝道、若干第二梯形斜溝道、第二全寬溝道和第三全寬溝道依次相接形成；所述若干第一梯形斜溝道、所述多溝道鰭式溝道、所述若干第二梯形斜溝道一一對應且分別沿柵寬方向分布；所述第一全寬溝道、所述第二全寬溝道和第三全寬溝道的高度相等，所述多溝道鰭式溝道的高度小于所述第一全寬溝道的高度；沿所述第一全寬溝道至所述第三全寬溝道方向，所述第一梯形斜溝道的橫截面積逐漸減小，所述第二梯形斜溝道的橫截面積逐漸增大；
5、所述源極位于所述第一全寬溝道上，所述漏極位于所述第三全寬溝道上；
6、所述柵介質層覆蓋所述若干第一梯形斜溝道、所述多溝道鰭式溝道、所述若干第二梯形斜溝道、所述第二全寬溝道以及所述緩沖層的露出表面；
7、所述柵極包裹所述多溝道鰭式溝道表面的所述柵介質層。
8、在本發明的一個實施例中，沿所述源極至所述漏極方向，所述第一梯形斜溝道的高度逐漸減小且寬度逐漸減小，所述第二梯形斜溝道的高度逐漸增大且寬度逐漸增大。
9、在本發明的一個實施例中，所述多溝道鰭式溝道的數量大于或等于3個。
10、在本發明的一個實施例中，所述第一全寬溝道、所述第二全寬溝道和第三全寬溝道的高度均為150nm-250nm；
11、所述多溝道鰭式溝道的高度大于或等于100nm，每個鰭式溝道的寬度為200nm-500nm，相鄰鰭式溝道之間的距離為200nm-1000nm；
12、所述第一全寬溝道與所述多溝道鰭式溝道的高度差大于或等于50nm。
13、在本發明的一個實施例中，所述半絕緣襯底的材料包括β-ga2o3半絕緣體材料，摻雜元素包括mg、fe中的一種或多種；
14、所述緩沖層的材料包括非故意摻雜的β-ga2o3材料；
15、所述溝道層的材料包括n型β-ga2o3材料，摻雜元素包括si、sn中的一種或多種，摻雜濃度為1*1017-1*1018cm-3；
16、所述源極和所述漏極的材料均包括依次層疊ti和au，ti金屬的厚度為20nm-60nm，au金屬的厚度為120nm-180nm；
17、所述柵極的材料包括依次層疊的ni和au，ni金屬的厚度為20nm-60nm，au金屬的厚度為120nm-180nm；
18、所述柵介質層的材料包括al2o3、hfo2或sio2中的一種或多種，厚度為10nm-20nm。
19、在本發明的一個實施例中，還包括：場介質層和斜場板，其中，
20、所述場介質層覆蓋所述若干第一梯形斜溝道、所述若干第二梯形斜溝道、所述第二全寬溝道以及所述緩沖層表面的所述柵介質層；
21、所述斜場板包裹所述若干第二梯形斜溝道表面的所述場介質層，且與所述柵極相接觸。
22、在本發明的一個實施例中，還包括：常規場板，其中，
23、所述常規場板部分覆蓋所述第二全寬溝道表面的所述場介質層，且與所述斜場板相接觸。
24、在本發明的一個實施例中，所述場介質層的材料包括sin、sio2中的一種或多種，厚度為30nm-100nm；
25、所述斜場板的材料、所述常規場板的材料均包括依次層疊的ni和au，ni金屬的厚度為20nm-60nm，au金屬的厚度為120nm-180nm。
26、本發明的另一實施例提供了一種高擊穿電壓增強型氧化鎵場效應晶體管的制備方法，包括步驟：
27、提供基片，所述基片包括半絕緣襯底和位于所述半絕緣襯底上的緩沖層；
28、在所述緩沖層上外延溝道層；
29、在所述溝道層的一端制備源極，另一端制備漏極；
30、對所述溝道層進行刻蝕，形成一一對應且分別沿柵寬方向分布的初始多溝道鰭式溝道、若干第一斜溝道和若干第二斜溝道，其中，所述若干第一斜溝道連接所述初始多溝道鰭式溝道和源極區域，所述若干第二斜溝道連接所述初始多溝道鰭式溝道和漏極區域；
31、在所述初始多溝道鰭式溝道、若干第一斜溝道和若干第二斜溝道上刻蝕出梯形溝道，形成若干第一梯形斜溝道、多溝道鰭式溝道、若干第二梯形斜溝道，其中，所述多溝道鰭式溝道的高度小于所述第一全寬溝道的高度；沿所述第一梯形斜溝道至所述第二梯形斜溝道方向，所述第一梯形斜溝道的橫截面積逐漸減小，所述第二梯形斜溝道的橫截面積逐漸增大；
32、在樣品表面淀積柵介質層；
33、在所述多溝道鰭式溝道對應的柵介質層表面制備柵極。
34、在本發明的一個實施例中，在所述多溝道鰭式溝道對應的柵介質材料表面制備柵極之后，還包括步驟：
35、在樣品表面淀積場介質材料，并刻蝕掉所述柵極處的場介質層；
36、在所述若干第二梯形斜溝道對應的場介質層表面、所述第二全寬溝道對應的場介質層表面制備蒸發金屬，形成與所述柵極相接觸的斜場板和與所述斜場板相接觸的常規場板；
37、刻蝕掉所述源極和所述漏極表面的柵介質材料和場介質材料。
38、與現有技術相比，本發明的有益效果：
39、1、本發明的場效應晶體管中，第一，在柵極區域由多溝道鰭式溝道與柵極形成多溝道鰭柵結構，在保證柵極對電壓較強的控制能力的基礎上，使得柵極區域溝道的導通電阻較小，從而增大器件的導通電流；第二，梯形斜溝道可以形成凹槽柵中的梯形柵結構，將梯形柵與多溝道鰭柵結合起來，梯形柵能夠減小溝道高度，從而使得柵極頂部金屬對溝道層底部有更大的控制能力，從而提高器件的閾值電壓；第三，由于多溝道鰭式溝道的高度小于全寬溝道的高度，且梯形斜溝道的橫截面積漸變，因此，梯形斜溝道可以形成水平和垂直方向都傾斜的溝道，以此來連接柵極區域的較窄溝道與源極區域和漏極區域的全寬溝道，這種方式在很大程度上減小了柵極兩側溝道的導通電阻從而減小了溝道整體的導通電阻，有效提升了器件的導通電流，同時柵極靠近漏極一側傾斜式溝道的平滑過渡作用，有效緩解了溝道的電場集中效應，使得柵極靠近漏極一側的電場分布更加平滑，降低了電場尖峰，從而提高了器件的擊穿電壓。
40、2、本發明在梯形斜溝道外側添加一層傾斜式場板，傾斜式溝道以及傾斜式場板的平滑過渡作用，使得柵極靠近漏極一側的電場分布更加平滑，提高了器件的擊穿電壓。
41、3、本發明在柵極靠近漏極一側的傾斜式場板之外，還增加了一部分水平常規場板結構，進一步緩解溝道的電場集中效應，從而進一步提高器件的擊穿電壓。