[發(fā)明專利]Cr摻雜異質(zhì)結(jié)自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710421686.5
• 申請(qǐng)日: 2017-06-07
• 公開（公告）號(hào): CN107425059B
• 公開（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賈仁需;楊宇;元磊;張玉明;彭博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/66
• 分類號(hào): H01L29/66;H01L29/778;H01L29/812
• 代理公司: 西安嘉思特知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長(zhǎng)春

1.一種Cr摻雜異質(zhì)結(jié)自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，包括：(a)選取藍(lán)寶石襯底；

(b)在所述藍(lán)寶石襯底表面生長(zhǎng)Ga₂O₃外延層；

(c)在所述Ga₂O₃外延層注入Cr離子形成源區(qū)和漏區(qū)；

(d)在所述源區(qū)和所述漏區(qū)表面制作歐姆接觸源極和漏極；

(e)在所述Ga₂O₃外延層表面生長(zhǎng)隔離層；

(f)在所述Ga₂O₃外延層表面制作肖特基接觸柵電極。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(b)中，利用MBE工藝在所述藍(lán)寶石襯底表面生長(zhǎng)Ga₂O₃外延層，包括：在940℃的溫度、射頻源功率300W、壓強(qiáng)1.5×10^-5Torr下，利用MBE工藝在所述藍(lán)寶石襯底表面生長(zhǎng)厚度為0.4-0.6μm、N型摻雜濃度為1×10¹⁴-1×10¹⁶cm^-3的Ga₂O₃；蒸發(fā)源材料是高純單質(zhì)金屬Ga，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為99.99999％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(c)包括：(c1)在所述Ga₂O₃外延層表面淀積厚度為1μm的Al作為所述源區(qū)和所述漏區(qū)的阻擋層，光刻出所述源區(qū)和所述漏區(qū)的注入?yún)^(qū)；

(c2)在常溫下，注入能量為140keV，對(duì)所述Ga₂O₃外延層進(jìn)行6次Cr離子注入，形成所述源區(qū)和所述漏區(qū)；所述源區(qū)和所述漏區(qū)深度為0.4-0.6μm，摻雜濃度為5×10¹³-1×10¹⁶cm^-3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(d)包括：(d1)采用光刻工藝，在所述源區(qū)和所述漏區(qū)光刻出歐姆接觸區(qū)域，淀積厚度為250nm的Ti/Au合金，形成源區(qū)和漏區(qū)金屬層；

(d2)在470℃的氬氣氣氛中，對(duì)包括所述金屬層的整個(gè)半導(dǎo)體器件快速熱退火1min形成所述歐姆接觸源極和漏極。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，在步驟(f)之前，還包括：在所述隔離層表面刻蝕出寬度為1μm的柵區(qū)。

6.一種Cr摻雜異質(zhì)結(jié)自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括：藍(lán)寶石襯底、Ga₂O₃外延層、Ga₂O₃源區(qū)、Ga₂O₃漏區(qū)、源極、漏極、隔離層、肖特基接觸柵電極；

其中，所述Ga₂O₃源區(qū)和所述Ga₂O₃漏區(qū)由所述Ga₂O₃外延層6次選擇性注入Cr離子形成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述Ga₂O₃外延層為N型摻雜濃度為1×10¹⁴-1×10¹⁶cm^-3，厚度為0.4-0.6μm的具有點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)的Ga₂O₃材料。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述隔離層的厚度為300nm。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述肖特基接觸柵電極金屬為Au，厚度為300-500nm。