[發(fā)明專利]氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910094128.1
• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109920736A
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發(fā)明（設計）人: 王宏興;王艷豐;常曉慧;王瑋;問峰;王若錚;侯洵
• 申請（專利權(quán)）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 陜西增瑞律師事務所 61219
• 代理人: 張瑞琪

1.氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管的制備方法，其特征在于，在金剛石襯底(1)上生長出氫終端金剛石外延薄膜(2)，在氫終端金剛石外延薄膜(2)上制備出源極(3)和漏極(4)，沉積介質(zhì)層(5)覆蓋所有結(jié)構(gòu)，對介質(zhì)層(5)圖形化處理，保留源極(3)、漏極(4)及其之間的介質(zhì)層(5)，在源極(3)和漏極(4)之間的介質(zhì)層(5)上沉積出柵極(6)；

其中，沉積介質(zhì)層(5)覆蓋所有結(jié)構(gòu)通過兩個步驟完成：

步驟1：使用低溫工藝，沉積介質(zhì)材料以獲得覆蓋所有結(jié)構(gòu)的介質(zhì)層；

步驟2：使用高溫工藝，在步驟1沉積的介質(zhì)層上繼續(xù)沉積同種介質(zhì)，完成介質(zhì)層(5)的沉積。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述低溫工藝中，沉積溫度≤125℃，獲得介質(zhì)層厚度≤50nm；所述高溫工藝中，沉積溫度＞125℃。

3.根據(jù)權(quán)利要求2任一所述的氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管的制備方法，其特征在于，

所述低溫工藝中，沉積溫度為80℃，沉積材料為氧化鋁，氧化鋁厚度為10nm，反應源為三甲基鋁和水，泵入時間間隔為60s；

所述高溫工藝中，將沉積溫度為250℃，沉積材料為氧化鋁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3任一所述的氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述的金剛石襯底(1)為本征金剛石材料，所述氫終端金剛石外延薄膜(2)為本征金剛石材料，其載流子濃度為10¹¹-10¹⁵cm²,遷移率大于50cm²/V·s。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述漏極(4)和源極(3)與外延薄膜(2)均為歐姆接觸。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述源極(3)和漏極(4)形成方法采用光刻工藝和電子束蒸發(fā)工藝，所述電子束蒸發(fā)工藝所選材質(zhì)為金，厚度為150nm，所述電子束蒸發(fā)工藝：腔壓5×10^-4Pa，室溫；所述柵極(6)形成方法采用光刻工藝和電子束蒸發(fā)工藝，所述電子束蒸發(fā)工藝所選材質(zhì)為鋁，厚度為150nm。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述氫終端金剛石外延薄膜(2)的生長條件為：功率1KW,腔壓為50Torr，氣體總流量500sccm。

8.氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管，其特征在于，包括金剛石襯底(1)，所述金剛石襯底(1)上生長有氫終端金剛石外延薄膜(2)，所述外延薄膜(2)上設置有漏極(4)和源極(3)，在源極(3)、漏極(4)及其兩者之間的氫終端金剛石外延薄膜(2)上設置有介質(zhì)層(5)，在所述介質(zhì)層(5)上、位于所述源極(3)和漏極(4)之間沉積有柵極(6)；

所述介質(zhì)層(5)通過兩個步驟沉積而成：

步驟1：使用低溫工藝，沉積介質(zhì)材料以獲得覆蓋所有結(jié)構(gòu)的介質(zhì)層；

步驟2：使用高溫工藝，在步驟1沉積的介質(zhì)層上繼續(xù)沉積同種介質(zhì)，完成介質(zhì)層(5)的沉積。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管，其特征在于，所述低溫工藝中，沉積溫度≤125℃，獲得介質(zhì)層厚度≤50nm；所述高溫工藝中，沉積溫度＞125℃。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的氫終端金剛石基兩步法介質(zhì)層場效應晶體管，其特征在于，所述的金剛石襯底(1)為本征金剛石材料；所述低溫工藝中，沉積溫度為80℃，沉積材料為氧化鋁，氧化鋁厚度為10nm，反應源為三甲基鋁和水，泵入時間間隔為60s；所述高溫工藝中，將沉積溫度為250℃，沉積材料為氧化鋁。