[發(fā)明專利]異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管及制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510518311.1
• 申請(qǐng)日: 2015-08-21
• 公開（公告）號(hào): CN105261642B
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈仁需;彭博;呂紅亮;張玉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/778
• 分類號(hào): H01L29/778;H01L29/08;H01L21/335;H01L21/265;H01L21/324
• 代理公司: 北京慧誠(chéng)智道知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11539
• 代理人: 李楠

1.一種異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括：3C-SiC漏區(qū)、3C-SiC源區(qū)、3C-SiC溝道區(qū)、肖特基接觸柵電極、4H-SiC襯底、漏極、源極、SiN隔離層；

所述3C-SiC漏區(qū)、3C-SiC源區(qū)、3C-SiC溝道區(qū)形成于位于所述4H-SiC襯底的3C-SiC外延層上；所述3C-SiC漏區(qū)、3C-SiC源區(qū)和3C-SiC溝道區(qū)的深度與所述3C-SiC外延層的厚度相同；所述源極位于所述3C-SiC源區(qū)上，所述肖特基接觸柵電極位于所述3C-SiC溝道區(qū)上，所述漏極位于所述3C-SiC漏區(qū)上；所述SiN隔離層位于源極和肖特基接觸柵電極，以及肖特基接觸柵電極和漏極之間；所述3C-SiC漏區(qū)和3C-SiC源區(qū)由三次或四次氮離子選擇性離子注入形成。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述3C-SiC漏區(qū)的材料是N型摻雜濃度為1×10¹⁷cm^-3-1×10²⁰cm^-3的具有缺陷的3C-SiC材料，厚度為0.5μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述3C-SiC源區(qū)的材料是N型摻雜濃度為1×10¹⁷cm^-3-1×10²⁰cm^-3的具有缺陷的3C-SiC材料，厚度為0.5μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述3C-SiC溝道區(qū)由N型摻雜濃度為1×10¹⁵-1×10¹⁷cm^-3外延層構(gòu)成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述肖特基接觸柵電極是由淀積形成的厚度為300nm的Ni肖特基接觸柵電極。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述4H-SiC襯底為N型摻雜濃度為1×10¹⁴cm^-3的4H-SiC材料。

7.一種異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1，依次使用丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水對(duì)4H-SiC襯底進(jìn)行超聲清洗；

步驟2，在4H-SiC襯底上化學(xué)氣相沉積厚度為0.5μm輕摻雜的3C-SiC外延層，摻雜濃度為1×10¹⁵-1×10¹⁷cm^-3；反應(yīng)溫度為1570℃，壓強(qiáng)為100mbar，反應(yīng)氣體采用硅烷和丙烷，載運(yùn)氣體采用純氫氣，雜質(zhì)源采用氣態(tài)氮?dú)猓?/p>

步驟3，將氮離子四次選擇性注入形成漏區(qū)和源區(qū)；所述源區(qū)和漏區(qū)的深度與所述外延層相等；

步驟4，對(duì)整個(gè)碳化硅外延層進(jìn)行涂膠、顯影，在源區(qū)和漏區(qū)上方形成歐姆接觸區(qū)域，淀積300nm的Ni金屬，之后通過(guò)超聲波剝離使其形成源極和漏極金屬層；在1100℃的氬氣氣氛中，對(duì)整個(gè)樣品退火3分鐘，形成源、漏歐姆接觸電極；

步驟5，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積法在外延層上方淀積200nm厚的SiN層，之后使用光刻及CF₄等離子體刻蝕出1μm的柵區(qū)；

步驟6，利用磁控濺射的方法在3C-SiC溝道表面濺射金屬300nm金屬Ni作為肖特基接觸柵電極，然后在氬氣氣氛中快速退火處理。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

步驟31，在碳化硅外延層上淀積一層厚度為1μm的Al作為漏區(qū)和源區(qū)離子注入的阻擋層，通過(guò)光刻和刻蝕形成漏區(qū)和源區(qū)注入?yún)^(qū)；

步驟32，在500℃的溫度下對(duì)碳化硅外延層進(jìn)行四次氮離子注入，先后采用200keV、140keV、100keV和65keV的注入能量，注入到碳化硅外延層，形成深度為0.5μm，摻雜濃度為1×10¹⁷cm^-3～1×10²⁰cm^-3的漏區(qū)和源區(qū)；

步驟33，采用磷酸去除碳化硅外延層上的Al；

步驟34，采用RCA清洗標(biāo)準(zhǔn)對(duì)碳化硅外延層表面進(jìn)行清洗，烘干后制作C膜保護(hù)；然后在850℃氬氣氛圍中進(jìn)行離子激活退火10min。