CN113921613B - 浮栅的高压Ga2O3金属氧化物半导体场效应管及制备方法 - Google Patents
浮栅的高压Ga2O3金属氧化物半导体场效应管及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种浮栅的高压Ga2O3MOSFET的器件及制作方法，主要解决现有MOSFET器件击穿电压小的问题。其自下而上包括衬底、缓冲层、外延层，外延层的上方分布着一层钝化层，钝化层左右两侧分别是源电极和漏电极，中间是栅介质层，栅介质层的上方是栅电极；该栅介质层为高k介质层/电荷存储层/高k介质层的多层复合结构；该栅电极是由一个控制栅和多个浮栅组成。本发明通过多层复合栅介质层结构，并给靠近控制栅一端的浮栅到靠近漏极一端的浮栅施加逐渐减小的正向脉冲电压，不仅使得沟道电场分布均匀，抑制了沟道尖峰电场强度，提高了器件的击穿电压，还降低了制作成本和难度，可用于功率器件和高压开关器件。
Description
技术领域
本发明属于微电子技术领域，特别涉及一种浮栅高压的半导体器件，可用于功率器件和高压开关器件。
背景技术
当今时代，功率半导体器件在电力电子领域分应用越来越广泛，以硅材料为代表的第一代半导体材料制备的器件性能已经难以满足目前的大功率器件需求。具有超宽禁带宽度的第三代宽禁带半导体已然成为大功率器件的重要发展领域，受到了广泛的关注。Ga2O3作为一种宽禁带半导体材料，它有五种同分异构体，其中单斜晶体β型Ga2O3稳定性最好，且β-Ga2O3相较于另外两种性能优良的宽禁带半导体碳化硅和氮化镓材料更好，其禁带宽度约为4.8eV-4.9eV，理论击穿电场可以达到8MV/cm，是碳化硅和氮化镓材料二倍，巴利加优值为3444，约为碳化硅的八倍、氮化镓的四倍。这说明采用β-Ga2O3材料制作的功率器件的性能高于采用碳化硅和氮化镓材料制作的功率器件。因此β-Ga2O3是一种性能更为优越的大功率开关器件制备材料。
作为高压功率器件，击穿电压对于Ga2O3金属氧化物半导体场效应管上而言是非常重要的性能指标，研究者们在这方面也付出了巨大努力。人们首先提出了一种Ga2O3MOSFET，如图1所示。其自下而上包括衬底、缓冲层、外延层、栅介质层以及钝化层，栅介质层的左右两侧分别是源电极和漏电极，栅介质层上方是钝化层和栅电极，其关键在于采用Al2O3作为栅介质，并结合栅极场板结构以抑制沟道峰尖电场强度，使得其击穿电压可达到750V。这种结构虽然提高了击穿电压，但因为Ga2O3 MOSFET的击穿是发生在外部环境中而非器件内部，因此该击穿电压实际上是空气击穿电压，空气击穿电压是指击穿发生在空气中时的电压，由于空气的相对介电常数是远小于Ga2O3，因此该击穿电压是远小于Ga2O3MOSFET的真实击穿电压的。
为了改善这种情况，人们又提出了采用源场板结构以抑制沟道峰尖电场，同时在测试过程中通过氟化液隔绝器件空气击穿，可使器件击穿电压达到2320V。这种结构的器件虽然大幅度提升了击穿电压，但其制造工艺难度和制作成本较高。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种浮栅高压的Ga2O3金属氧化物半导体场效应管及制备方法，以在不增加制造工艺难度和制作成本的情况下，通过平滑沟道电场分布，有效抑制沟道尖峰电场强度，提高器件的击穿电压。
为实现上述目的，本发明的浮栅的高压Ga2O3金属氧化物半导体场效应管，其自下而上包括衬底、缓冲层、外延层，外延层的上方分布着一层钝化层，钝化层左右两侧分别是源电极和漏电极，中间是栅介质层，栅介质层的上方是栅电极，其特征在于：
所述栅介质层，采用由底层高k介质层、电荷存储层和顶层高k介质层组成的多层结构；
所述栅电极，其由从左至右依次排列的一个控制栅和多个浮栅组成。
进一步，所述底层高k介质层和顶层高k介质层，其材料均采用Si2O3、Al2O3、HfO2和ZrO2中的任意一种，该底层高k介质层的厚度为5-15nm，该顶层高k介质层厚度为10-50nm。
进一步，所述电荷存储层，其厚度为1-10nm，材料采用Ni、Au、Pt、HfO2和AlN中的任意一种。
进一步，所述n型β-Ga2O3外延层的电子浓度为1016cm-3-1018cm-3，厚度为50nm-1μm。进一步，所述衬底采用Fe掺杂的β-Ga2O3半绝缘衬底或Mg掺杂的β-Ga2O3半绝缘衬底
为实现上述目的，本发明一种浮栅的高压Ga2O3金属氧化物半导体场效应管制备方法，其特征在于，包括如下:
1)对生长了UIDβ-Ga2O3层的半绝缘衬底进行标准清洗，再将清洗后的样品放入MBE设备中，用分子束外延的方法生长50nm-1μm厚的β-Ga2O3外延层；
2)在n型β-Ga2O3外延层上依次进行清洗、光刻、RIE刻蚀和光刻胶去除，形成间隔相等的多个隔离小块；
3)在每个隔离小块上光刻出源漏区，然后将样品放入离子注入机中，对光刻出的源漏区进行浓度为1018-1020cm-3、深度为50-200nm的离子注入，最终在样品上形成高掺杂n型源漏区，再进行清洗、退火；
4)在完成3)之后的样品上先光刻出源漏金属沉积区，将其放入电子束蒸发台中，再在样品表面依次蒸发金属厚度为20-80nm的Ti和厚度为100-200nm的Au，形成源电极和漏电极；
5)将完成金属沉积的样品使用丙酮剥离进行金属剥离，再在400-500℃的氮气氛围下退火30s-600s；
6)对完成退火的样品先沉积一层钝化层，再在钝化层上进行栅介质区域光刻，最后在光刻出的区域进行刻蚀，刻蚀出栅介质区，再去除光刻胶；
7)对完成刻蚀的样品先进行5-15nm的底层高k介质沉积，再进行1-10nm的电荷存储层沉积，最后进行10-50nm的顶层高k介质沉积，完成栅介质沉积；
8)在样品的栅介质层上先进行栅极光刻，再进行金属蒸发和金属剥离，蒸发的金属依次为厚度为20-80nm的Ni和厚度为100-200nm的Au，同时形成控制栅和浮栅；
9)在完成栅金属剥离的样品的源、漏电极上依次再进行光刻、绝缘介质刻蚀和标准清洗去除光刻胶，形成源漏电极窗口，完成器件制作。
本明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明由于采用高k介质层/电荷存储层/高k介质层的结构作为栅介质层，使得栅介质层可以存储电荷，从而通过存储电荷耗尽外延层电子，进一步起到提高阈值电压的作用。
2、本发明由于采用浮栅和高k介质层/电荷存储层/高k介质层的结构作为栅介质层，可产生良好的技术效果，进一步提高器件性能：
第一，在器件未工作时，需要在靠近控制栅一端的浮栅到靠近漏极一端的浮栅上施加逐渐减小的正向脉冲电压，由于栅介质层采用由高k介质层/电荷存储层/高k介质层组成多层层叠结构，具有电荷存储的功能，因而可使得进入栅介质层的外延层电子在浮栅上的正向脉冲电压撤销后仍然被存储在栅介质层中，这些被存储在栅介质层中的电子对外延层会有耗尽作用；又由于对浮栅所施加的正向脉冲电压从靠近控制栅一端的浮栅到靠近漏极一端的浮栅逐渐减小，因此耗尽的程度从控制栅到漏极逐渐减小；
第二，在器件正常工作时，由于栅介质层中存储的电荷的耗尽作用，且耗尽程度从靠近控制栅到靠近漏极逐渐减小，因此能够有效平滑沟道电场分布、抑制沟道尖峰电场强度，且会使得沟道电场出现多个峰值，进而大幅改善器件的击穿电压。
3、由于本发明器件的控制栅和浮栅可以同时进行光刻掩膜和金属淀积，因而降低了工艺难度和制造成本。
附图说明
图1是现有击穿电压可达750V的Ga2O3 MOSFET结构示意图；
图2是本发明器件的剖面结构示意图；
图3是本发明制作图2器件工艺流程示意图。
具体实施方式
以下将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
参照图2，本发明器件其其自下而上包括衬底1、缓冲层2、外延层3，外延层的上方分布着一层钝化层4，钝化层4左右两侧分别是源电极5和漏电极6，中间是栅介质层7，栅介质层的上方是栅电极8。其中，栅介质层7采用依次由顶层高k介质层73、电荷存储层72、底层高k介质层71组成的多层叠层结构，该栅介质层的高低两个高k介质，其使用材料包括Si2O3、Al2O3、HfO2和ZrO2，且顶层高k介质厚度为10-50nm，底层高k介质厚度为5-15nm；该电荷存储层72，其厚度为1-10nm，使用材料包括Ni、Au、Pt、HfO2和AlN；该栅电极8是由从左至右依次排列的一个控制栅81和多个浮栅82组成；该外延层3采用电子浓度为1016cm-3-1018cm-3的n型β-Ga2O3，厚度为50nm-1μm；该衬底1采用Fe掺杂的β-Ga2O3半绝缘衬底或Mg掺杂的β-Ga2O3半绝缘衬底。
参照图3，本发明制作浮栅的高压Ga2O3 MOSFET的器件的方法给出如下三种实施例。
实施例1，在Fe掺杂的β-Ga2O3半绝缘衬底上制作栅介质层为Al2O3/Au/HfO2结构，控制栅和浮栅均为一个的Ga2O3 MOSFET器件。
步骤1，对衬底进行标准清洗，如图3(a)。
将生长有UIDβ-Ga2O3缓冲层的Fe掺杂β-Ga2O3半绝缘衬底，先置于50ml的丙酮中在80W功率下超声清洗5min；
再依次使用50ml乙醇和去离子水在80W下超声1min，最后用高纯氮气吹干。
步骤2，在缓冲层上生长n型β-Ga2O3外延层，如图3(b)。
将完成标准清洗的样品放入MBE设备中，在800℃的K室中加热蒸发纯度为99.9999％的Ga金属和纯度为99.99％的SnO2粉末以提供Ga元素和Sn元素，用5％的臭氧和95％氧气混合物作为O元素来源；
对加热蒸发的Ga金属施加大小为2*10-4Pa的等效压强使其进入反应腔室内，向反应腔室内通入流速为5sccm的O3和O2混合气体，并加热衬底使其温度为600℃，生长出厚度为300nm、电子浓度为5*1017cm-3的n型β-Ga2O3外延层。
步骤3，将外延层隔离成小块，如图3(c)。
首先，对形成外延层的样品进行光刻；
其次，设置等离子体刻蚀机的反应室压强为20mTorr,射频功率为200W，并同时通入流量为25sccm的BCl3和流量为5sccm的Ar2，对样品进行深度为500nm的刻蚀；
然后，对刻蚀后的样品进行光刻胶去除，形成隔离小块。
步骤4，对完成隔离的样品进行光刻和离子注入，如图3(d)。
在完成器件隔离的样品上光刻出源漏区，再将光刻后的样品放入离子注入机中进行离子注入，在光刻出的源漏区注入的离子类型为Si，注入能量为8KeV，注入剂量为1×1015cm-2，注入角度为6°；
离子注入后，再在温度为900℃的氮气环境下退火30s，得到源漏区电子浓度为1018cm-3、掺杂深度为50nm的样品。
步骤5，对离子注入后的样品进行光刻和金属沉积，形成源漏电极，如图3(e)。
在完成离子注入的样品上光刻出源漏金属沉积区，放入电子束蒸发台中，在源漏金属沉积区上依次蒸发金属Ti和Au，其中金属Ti厚度为20nm，金属Au厚度为100nm，形成源漏电极。
步骤6，对金属沉积后的样品进行金属剥离和退火，如图3(f)。
首先，将形成源漏电极的样品先用50ml丙酮浸泡1小时去除顶层光刻胶以及附着在顶层光刻胶上的金属，再将样品置于剥离液中进行水浴加热去除底层光刻胶；
然后，用50ml丙酮在80W功率下超声清洗5min，再依次使用50ml乙醇和去离子水在80W下超声1min，最后用高纯氮气吹干，并在400℃、氮气氛围下退火1min。
步骤7，刻蚀出栅介质区，如图3(g)。
对完成退火的样品先沉积一层Si3N4做钝化层，然后在钝化层上进行栅介质区域光刻，最后在光刻出的区域进行刻蚀。
步骤8，沉积栅介质，如图3(h)。
首先，将完成刻蚀的样品放入ALD设备中，选用TMA和H2O作为生长源，设置生长源温度均为20℃、反应腔室温度为300℃，生长出厚度为5nm的Al2O3，完成底层高k介质沉积；
然后，将完成底层高k介质沉积的样品放入电子束蒸发台中，蒸镀3nm的Au纳米层，完成电荷存储层的沉积；
最后，将完成电荷存储层沉积的样品放入ALD设备中，选用TDMAHf和H2O作为生长源，生长源温度分别设置为70℃、20℃，反应腔室温度设置为250℃，生长厚度为10nm的HfO2，完成顶层高k介质的沉积。
步骤9，在完成栅介质沉积的样品上制作栅电极，如图3(i)。
首先，对完成栅介质沉积的样品同时进行控制栅和浮栅金属沉积区光刻；
再在栅极金属沉积区进行金属蒸发，其中，蒸发的金属依次为厚度为20nm的Ni和厚度为100nm的Au；
最后对完成金属蒸发的样品进行金属剥离，即先使用丙酮和剥离液剥离多余金属，再依次使用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗，形成一个控制栅和一个浮栅。
步骤10，完成器件的基本结构制作，如图3(j)。
将形成栅极的样品依次进行源漏电极窗口光刻、介质刻蚀，暴露出源漏电极；
再用50ml丙酮在80W功率下超声清洗5min，再依次使用50ml乙醇和去离子水在80W下超声1min；
最后用高纯氮气吹干，形成源漏电极窗口，完成整个器件的制作。
实施例2，在Mg掺杂的β-Ga2O3半绝缘衬底上制作栅介质层为Al2O3/Ni/Al2O3结构，一个控制栅和两个浮栅的Ga2O3 MOSFET器件。
步骤一，对衬底进行标准清洗，如图2(a)。
将生长有UIDβ-Ga2O3缓冲层的Mg掺杂β-Ga2O3半绝缘衬底，先置于50ml的丙酮中在80W功率下超声清洗5min；
再依次使用50ml乙醇和去离子水在80W下超声1min，最后用高纯氮气吹干。
步骤二，在缓冲层上生长n型β-Ga2O3外延层，如图3(b)。
2.1)将完成标准清洗的样品放入MBE设备中，在760℃的K室中加热蒸发纯度为99.9999％的Ga金属和纯度为99.99％的SnO2粉末以提供Ga元素和Sn元素，用5％的臭氧和95％氧气混合物作为O元素来源；
2.2)对加热蒸发的Ga金属施加大小为2*10-4Pa的等效压强使其进入反应腔室内，向反应腔室内通入流速为5sccm的O3和O2混合气体，并加热衬底使其温度为700℃，生长出厚度为300nm、电子浓度为5*1017cm-3的n型β-Ga2O3外延层。
步骤三，将外延层隔离成小块，如图3(c)。
本步骤的具体实现与实施例1的步骤3相同。
步骤四，对完成隔离的样品进行光刻和离子注入，如图3(d)。
4.1)在完成器件隔离的样品上光刻出源漏区，再将光刻后的样品放入离子注入机中进行离子注入，在光刻出的源漏区注入的离子类型为Si，注入能量为10KeV，注入剂量为3×1015cm-2，注入角度为6°；
4.2)离子注入后，再在温度为900℃的氮气环境下退火30s，得到源漏区电子浓度为5×1018、掺杂深度为75nm的样品。
步骤五，对离子注入后的样品进行光刻和金属沉积，形成源漏电极，如图3(e)。
在完成离子注入的样品上光刻出源漏金属沉积区，放入电子束蒸发台中，在源漏金属沉积区上依次蒸发金属Ti和Au，其中金属Ti厚度为30nm，金属Au厚度为150nm，形成源漏电极。
步骤六，对金属沉积后的样品进行金属剥离和退火，如图3(f)。
6.1)将形成源漏电极的样品先用50ml丙酮浸泡1.5小时去除顶层光刻胶以及附着在顶层光刻胶上的金属，再将样品置于剥离液中进行水浴加热去除底层光刻胶；
6.2)用50ml丙酮在80W功率下超声清洗5min，再依次使用50ml乙醇和去离子水在80W下超声1min，最后用高纯氮气吹干，并在450℃、氮气氛围下退火1min。
步骤七，刻蚀出栅介质区，如图3(g)。
本步骤的具体实现与实施例1的步骤7相同。
步骤八，沉积栅介质，如图3(h)。
8.1)将完成刻蚀的样品放入ALD设备中，选用TMA和H2O作为生长源，设置生长源温度均为20℃、反应腔室温度为300℃，生长出厚度为10nm的Al2O3，完成底层高k介质沉积；
8.2)将完成底层高k介质沉积的样品放入电子束蒸发台中，蒸镀5nm的Ni纳米层，完成电荷存储层的沉积；
8.3)将完成电荷存储层沉积的样品放入ALD设备中，选用TMA和H2O作为生长源，生长源温度均设置为20℃，反应腔室温度设置为300℃，生长厚度为20nm的Al2O3，完成顶层高k介质的沉积。
步骤九，在完成栅介质沉积的样品上制作栅电极，如图3(i)。
9.1)对完成栅介质沉积的样品同时进行控制栅和浮栅金属沉积区光刻；
9.2)在栅极金属沉积区进行金属蒸发，其中，蒸发的金属依次为厚度为50nm的Ni和厚度为150nm的Au；
9.3)对完成金属蒸发的样品进行金属剥离，即先使用丙酮和剥离液剥离多余金属，再依次使用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗，形成一个控制栅和两个浮栅。
步骤十，完成器件的基本结构制作，如图3(j)。
本步骤的具体实现与实施例1的步骤10相同。
实施例3，在Fe掺杂的β-Ga2O3半绝缘衬底上制作栅介质层为HfO2/Pt/HfO2结构，一个控制栅和三个浮栅的Ga2O3 MOSFET器件。
步骤A，对衬底进行标准清洗，如图3(a)。
本步骤的具体实现与实施例1的步骤1相同。
步骤B，在缓冲层上生长n型β-Ga2O3外延层，如图3(b)。
B1)将完成标准清洗的样品放入MBE设备中，在860℃的K室中加热蒸发纯度为99.9999％的Ga金属和纯度为99.99％的SnO2粉末以提供Ga元素和Sn元素，用5％的臭氧和95％氧气混合物作为O元素来源；
B2)对加热蒸发的Ga金属施加大小为2*10-4Pa的等效压强使其进入反应腔室内，向反应腔室内通入流速为5sccm的O3和O2混合气体，并加热衬底使其温度为800℃，生长出厚度为400nm、电子浓度为1018cm-3的n型β-Ga2O3外延层。
步骤C，将外延层隔离成小块，如图3(c)。
本步骤的具体实现与实施例1的步骤3相同。
步骤D，对完成隔离的样品进行光刻和离子注入，如图3(d)。
在完成器件隔离的样品上光刻出源漏区，再将光刻后的样品放入离子注入机中进行离子注入，在光刻出的源漏区注入的离子类型为Si，注入能量为12KeV，注入剂量为5×1015cm-2，注入角度为6°；再在温度为900℃的氮气环境下退火30s，得到源漏区电子浓度为5×1019、掺杂深度为100nm的样品。
步骤E，对离子注入后的样品进行光刻和金属沉积，形成源漏电极，如图3(e)。
在完成离子注入的样品上光刻出源漏金属沉积区，放入电子束蒸发台中，在源漏金属沉积区上依次蒸发金属Ti和Au，其中Ti的厚度为60nm和Au的厚度为120nm，形成源漏电极。
步骤F，对金属沉积后的样品进行金属剥离和退火，如图3(f)。
将形成源漏电极的样品先用50ml丙酮浸泡2小时去除顶层光刻胶以及附着在顶层光刻胶上的金属，再将样品置于剥离液中进行水浴加热去除底层光刻胶；再用50ml丙酮在80W功率下超声清洗5min，再依次使用50ml乙醇和去离子水在80W下超声1min；最后用高纯氮气吹干，并在500℃、氮气氛围下退火1min。
步骤G，刻蚀出栅介质区，如图3(g)。
本步骤的具体实现与实施例1的步骤7相同。
步骤H，沉积栅介质，如图3(h)。
H1)将完成刻蚀的样品放入ALD设备中，选用TDMAHf和H2O作为生长源，生长源温度分别设置为70℃、20℃，反应腔室温度设置为250℃，生长厚度为15nm的HfO2，完成底层高k介质的沉积；
H2)将完成底层高k介质沉积的样品放入电子束蒸发台中，蒸镀10nm的Pt纳米层，完成电荷存储层的沉积；
H3)将完成电荷存储层沉积的样品放入ALD设备中，选用TDMAHf和H2O作为生长源，生长源温度温度分别设置为70℃、20℃，反应腔室温度设置为250℃，生长厚度为50nm的HfO2，完成顶层高k介质的沉积。
步骤I，在完成栅介质沉积的样品上制作栅电极，如图3(i)。
对完成栅介质沉积的样品同时进行控制栅和浮栅金属沉积区光刻；再在栅极金属沉积区依次蒸发厚度为80nm的Ni和厚度为200nm的Au；再使用丙酮和剥离液剥离多余金属；再依次使用丙酮、乙醇和去离子水超声清洗，形成一个控制栅和三个浮栅。
步骤J，完成器件的基本结构制作，如图3(j)。
本步骤的具体实现与实施例1的步骤10相同。
以上描述仅是本发明的三个具体实例，并不构成对本发明的任何限制，显然对于本领域的专业人士来说，在了解了本发明的内容和原理后，都可能在不背离本发明原理、结构的情况下，进行形式和细节上的各种参数修正和改变，例如，栅介质中的高k介质材料除了采用Al2O3、HfO2，还可以采用SiO2、ZrO2以及电荷存储层除了采用Au、Ni、Pt，还可以采用HfO2、AlN，但是这些基于本发明思想修正和改变仍在本发明的权利要求保护范围之内。
Claims (9)
1.一种浮栅的高压Ga2O3金属氧化物半导体场效应管，其自下而上包括衬底(1)、缓冲层(2)、外延层(3)，外延层的上方分布着一层钝化层(4)，钝化层左右两侧分别是源电极(5)和漏电极(6)，中间是栅介质层(7)，栅介质层的上方是栅电极(8)，其特征在于：
所述栅介质层(7)，采用由底层高k介质层(71)、电荷存储层(72)和顶层高k介质层(73)组成的多层结构；
所述栅介质层(7)中的顶层高k介质层(73)上为栅电极(8)，且栅介质层(7)仅在栅电极下方存在，相互之间间隔有钝化层(4)；
所述栅电极(8)，其由从左至右依次排列的一个控制栅(81)和多个浮栅(82)组成；其中控制栅(81)位于靠近源电极(5)的一侧，多个浮栅(82)位于靠近漏电极(6)的一侧。
2.根据权利要求1所述的场效应管，其特征在于：所述底层高k介质层(71)和顶层高k介质层(73)，其材料均采用Si2O3、Al2O3、HfO2和ZrO2中的任意一种，该底层高k介质层的厚度为5-15nm，该顶层高k介质层厚度为10-50nm。
3.根据权利要求1所述的场效应管，其特征在于：所述电荷存储层(72)，其厚度为1-10nm，材料采用Ni、Au、Pt、HfO2和AlN中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的场效应管，其特征在于：
n型β-Ga2O3外延层(3)的电子浓度为1016cm-3-1018cm-3，厚度为50nm-1μm。
5.根据权利要求1所述的场效应管，其特征在于：所述衬底(1)采用Fe掺杂的β-Ga2O3半绝缘衬底或Mg掺杂的β-Ga2O3半绝缘衬底。
6.一种浮栅的高压Ga2O3金属氧化物半导体场效应管制备方法，其特征在于，包括如下:
1)对生长了UIDβ-Ga2O3层的半绝缘衬底进行清洗，再将清洗后的样品放入MBE设备中，用分子束外延的方法生长50nm-1μm厚的n型β-Ga2O3外延层；
2)在n型β-Ga2O3外延层上依次进行清洗、光刻、RIE刻蚀和光刻胶去除，形成间隔相等的多个隔离小块；
3)在每个隔离小块上光刻出源漏区，然后将样品放入离子注入机中，对光刻出的源漏区进行浓度为1018-1020cm-3、深度为50-200nm的离子注入，最终在样品上形成高掺杂n型源漏区，再进行清洗、退火；
4)在完成3)之后的样品上先光刻出源漏金属沉积区，将其放入电子束蒸发台中，再在样品表面依次蒸发金属厚度为20-80nm的Ti和厚度为100-200nm的Au，形成源电极和漏电极；
5)将完成金属沉积的样品先进行金属剥离，再在400-500℃的氮气氛围下退火30s-600s；
6)对完成退火的样品先沉积一层钝化层，再在钝化层上进行栅介质区域光刻，最后在光刻出的区域进行刻蚀，刻蚀出栅介质区，再去除光刻胶；
7)对完成刻蚀的样品先进行5-15nm的底层高k介质沉积，再进行1-10nm的电荷存储层沉积，最后进行10-50nm的顶层高k介质沉积，完成栅介质沉积；
8)在样品的栅介质层上先进行栅极光刻，再进行金属蒸发和金属剥离，蒸发的金属依次为厚度为20-80nm的Ni和厚度为100-200nm的Au，同时形成由从左至右依次排列的控制栅和浮栅，其中控制栅位于靠近源电极的一侧，浮栅位于靠近漏电极的一侧；
9)在完成栅金属剥离的样品的源、漏电极上依次再进行光刻、绝缘介质刻蚀和清洗去除光刻胶，形成源漏电极窗口，完成器件制作。
7.根据权利要求6所述的方法，其中1)中对半绝缘衬底进行清洗，是先用50ml丙酮在80W功率下超声清洗5min，再依次使用50ml乙醇和去离子水在80W下超声1min，最后用高纯氮气吹干。
8.根据权利要求6所述方法，其中7)中的高k介质沉积，是通过原子层沉积ALD工艺进行沉积，即先根据所需沉积的高k介质选用对应的源、设置源对应的加热温度以及反应腔室温度；然后根据所需沉积的高k介质厚度设置所选用源的沉积层数，最后开启ALD设备进行沉积。
9.根据权利要求6所述方法，其中5)和8)中的金属剥离，是将完成金属蒸发的样品先用丙酮浸泡一段时间以去除顶层光刻胶以及附着在顶层光刻胶上的金属，再将样品置于剥离液中进行水浴加热去除底层光刻胶，完成金属剥离。
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