金刚石基常关型场效应晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金刚石基常关型场效应晶体管，包括金刚石衬底，上设置有单晶金刚石外延薄膜，单晶金刚石外延薄膜的表面设置有源区以及包围有源区的器件隔离区，有源区为二维空穴气，有源区的上方依次间隔设置有源极、栅极和漏极，有源区的表面设置有导电沟道；导电沟道包括氢终端与氧终端、或氢终端与氟终端交替设置的沟道，通过表面处理技术调节所述导电沟道的氧化或氟化程度的强弱，进而调节对氧终端或氟终端临近的氢终端部分的耗尽程度，实现栅偏压零时器件的关断特性，以提供一种可以在高压、高频电子领域广泛应用的常关型器件。

Diamond base normally closed type field effect transistor and preparation method thereof

The invention discloses a diamond based off type field effect transistor, including diamond substrate, is provided with a single crystal diamond films, a device isolation region surface of single crystal diamond films is an active region and surrounded by the active area of the active region for two-dimensional hole gas, source, gate and drain is arranged above the active region in the interval, the surface of the active region is provided with a conductive channel; the conductive channel consists of hydrogen and oxygen, hydrogen or terminal terminal terminal terminal arranged alternately with fluorine channel, adjusting the conductive channel through the surface treatment technology of oxide or fluoride and then adjust the degree of the degree of depletion of hydrogen to oxygen near the terminal portion of the terminal or fluorine terminal, to achieve zero gate bias device turn off characteristics, to provide a normally closed type device can be widely used in the field of electronics, high frequency high voltage.

【技术实现步骤摘要】
金刚石基常关型场效应晶体管及其制备方法
本专利技术属于半导体器件领域，特别涉及一种金刚石基常关型场效应晶体管及其制备方法。
技术介绍
在人们的生产和生活中，半导体器件发挥的作用越来越大。制造半导体器件的单晶材料也经历了四代的发展。金刚石作为第四代半导体材料的代表之一，具有其他半导体材料不可比拟的优异性质。在电学方面，金刚石具有较高的禁带宽度、超高的击穿电压、高的Johnson指数、高的Keyes指数、高的Baliga指数、较大的电子迁移率以及空穴迁移率。因此，使用金刚石材料制作的超高频、超大功率电子器件具有先天的优势，性能也可以全面的超越前三代半导体材料器件。场效应晶体管作为半导体器件中的基本单元，在集成电路中发挥着举足轻重的作用。按照器件开启方式的不同，场效应晶体管可分为常开型(耗尽型)和常关型(增强型)。所谓常开型是指：场效应晶体管的栅压为零时，器件处于导通状态，只有在栅上加一定大小的负偏压时，才能使得器件处于关断状态；常关型是指：场效应晶体管的栅压为零时，器件处于关断状态。但是不论是哪种类型器件，都需要对半导体材料进行掺杂，并在一定温度下激活杂质。目前，金刚石可以通过掺本文档来自技高网...

【技术保护点】
金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，包括金刚石衬底(1)，所述(1)上设置有单晶金刚石外延薄膜(2)，所述单晶金刚石外延薄膜(2)的表面经过处理后划分为有源区(3)以及包围有源区(3)的器件隔离区(7)，所述有源区(3)为二维空穴气，所述有源区(3)的上方依次间隔设置有源极(4)、栅极(6)和漏极(5)，所述有源区(3)的表面设置有导电沟道；所述导电沟道包括氢终端与氧终端、或氢终端与氟终端交替设置的沟道，通过表面处理技术调节所述导电沟道的氧化或氟化程度的强弱，进而调节对氧终端或氟终端临近的氢终端部分的耗尽程度，实现栅偏压零时器件的关断特性。

【技术特征摘要】
1.金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，包括金刚石衬底(1)，所述(1)上设置有单晶金刚石外延薄膜(2)，所述单晶金刚石外延薄膜(2)的表面经过处理后划分为有源区(3)以及包围有源区(3)的器件隔离区(7)，所述有源区(3)为二维空穴气，所述有源区(3)的上方依次间隔设置有源极(4)、栅极(6)和漏极(5)，所述有源区(3)的表面设置有导电沟道；所述导电沟道包括氢终端与氧终端、或氢终端与氟终端交替设置的沟道，通过表面处理技术调节所述导电沟道的氧化或氟化程度的强弱，进而调节对氧终端或氟终端临近的氢终端部分的耗尽程度，实现栅偏压零时器件的关断特性。2.如权利要求1所述的金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，所述导电沟道包括交替设置的横向沟道隔离区(8)和横向氢终端沟道区(9)，所述横向沟道隔离区(8)和横向氢终端沟道区(9)的两端分别指向源极(4)和漏极(5)。3.如权利要求2所述的金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，所述的横向沟道隔离区(8)为有源区(3)经过选择性表面处理技术处理后所形成的区域，其电阻率大于100MΩ·cm。4.如权利要求1所述的金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，所述导电沟道包括从所述源极(4)向所述漏极(5)方向依次交替设置的纵向沟道隔离区(10)和纵向氢终端沟道区(11)。5.如权利要求4所述的金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，所述的纵向沟道隔离区(10)为有源区(3)经过选择性表面处理技术处理后所形成的区域，其电阻率大于10-2Ω·cm。6.如权利要求2或3所述的金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，所述导电沟道为条状、圆形的凹槽、方形的凹槽或三角形的凹槽。7.一种如权利要求1-6中任意一项所述的金刚石基常关型场效应晶体管的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1、对金刚石衬底(1)进行酸碱处理，并吹干；步骤2、在金刚石衬底(1)上外延得到单晶金刚石外延薄膜(2)；步骤3、对单晶金刚石外延薄膜(2)进行氢化处理，在其表面得到二维空穴气，即形成有源区(3)；步骤4、对氢化后的单晶金刚石外延薄膜(2)清洗，然后依次利用光刻技术、金属沉积技术和剥离技术在单晶金刚石外延薄膜(2)表面形成源极(4)和漏极(5)；步骤5、遮盖单晶金刚石外延薄膜(2)表面有源区(3)，然后对器件进行电学隔离，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏兴，王艳丰，王玮，常晓慧，李硕业，张景文，卜忍安，侯洵，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61