蓝宝石衬底的Fe掺杂自旋场效应晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种蓝宝石衬底的Fe掺杂自旋场效应晶体管及其制造方法，其中，制造方法包括：选取衬底材料；利用CVD工艺在衬底表面淀积Ga2O3外延层；在Ga2O3外延层4次选择性注入Fe离子；其中，注入Fe离子的区域分别形成源区和漏区；未注入Fe离子的区域为Ga2O3沟道区；在源区和漏区表面制作欧姆接触源极和漏极；利用PECVD工艺在Ga2O3外延层表面淀积SiO2隔离层；在SiO2隔离层表面刻蚀出宽度为1μm的栅区；在栅区制作肖特基接触栅电极以完成自旋场效应晶体管的制备。本发明专利技术提供的蓝宝石衬底的Fe掺杂自旋场效应晶体管及其制造方法，可通过调节离子注入的剂量和退火时间改变源漏材料中的掺杂浓度和缺陷浓度，从而优化室温下材料的自旋极化率。

Fe doped spin field effect transistor with sapphire substrate and its manufacturing method

The present invention relates to a sapphire substrate Fe doped spin field effect transistor and its manufacturing method, and manufacturing method comprises: selecting the substrate material deposited on the substrate surface; Ga2O3 epitaxial layer using CVD technology; in Ga2O3 epitaxial layer 4 selective Fe ion implantation; the injection of Fe ions were formed in the source region and the drain region no area; Fe ion implantation region for the Ga2O3 channel region; in the source region and the drain region surface making ohmic contact with the source and drain; in the surface of the Ga2O3 epitaxial layer deposition SiO2 isolation layer using PECVD technology; in the SiO2 spacer layer surface etched gate region width of 1 mu m; gate Schottky contact electrode fabrication in the gate region to complete the spin field effect transistor preparation. The Fe doped spin field effect transistor made of the sapphire substrate and the manufacturing method thereof can change the doping concentration and the defect concentration in the source drain material by adjusting the dose of the ion implantation and the annealing time, thereby optimizing the spin polarization of the material at room temperature.

【技术实现步骤摘要】
蓝宝石衬底的Fe掺杂自旋场效应晶体管及其制造方法
本专利技术属集成电路
，特别涉及一种蓝宝石衬底的Fe掺杂自旋场效应晶体管以及一种蓝宝石衬底的Fe掺杂自旋场效应晶体管的制造方法。
技术介绍
随着现代电子技术的迅速更新，传统电子器件的发展，无论是规模集成还是运算速度方面，均严重限制了微电子科学的发展。新兴的自旋电子学以便捷地调控电子自旋为主要目标，开启了以利用电子自旋来实现信息贮存和传输的新领域，引起物理学，材料学以及电子信息学等多科学领域中研究者的共同关注和广泛兴趣。近年来，基于二维电子气提出的自旋场效应管，其理论与实验研究涉及了电子自旋输运及材料特性等多方面影响的复杂因素，引起了广大研究者的关注与探索。其基本构想为通过电光调制器的电子类比提出所谓的自旋场晶体管。由源极输入的电子自旋沿x方向，它可以表示为沿z方向正和负自旋分量的组合，通过电子有效质量哈密顿中的Rashba项引起的自旋向上和自旋向下的电子能量分裂，在输运过程中产生电子通过场效应管的相位差，在漏极接收到的沿x方向自旋的可以看成沿正负z方向自旋的电子相位产生变化，从而进行电流调控。而Rashba项中的Rashba系数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝宝石衬底的Fe掺杂自旋场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括：(a)选取衬底材料；(b)在温度为940℃、射频源功率300W、压强1.5×10

【技术特征摘要】
1.一种蓝宝石衬底的Fe掺杂自旋场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括：(a)选取衬底材料；(b)在温度为940℃、射频源功率300W、压强1.5×10-5Torr下，在所述衬底表面淀积Ga2O3外延层；(c)在所述Ga2O3外延层多次选择性注入Fe离子；其中，注入Fe离子的区域分别形成源区和漏区；未注入Fe离子的区域为Ga2O3沟道区；(d)在所述源区和所述漏区表面制作欧姆接触源极和漏极；(e)在所述Ga2O3外延层表面淀积SiO2隔离层；(f)在所述SiO2隔离层表面刻蚀出宽度为1μm的栅区；(g)在所述栅区制作肖特基接触栅电极。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述所述Ga2O3外延层厚度为0.4-0.6μm、N型掺杂浓度为1×1014-1×1016cm-3；蒸发源材料是高纯单质金属Ga和Sn，质量分数分别为99.99999％和99.999％。3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(a)包括：(a1)选取蓝宝石衬底材料；(a2)依次使用丙酮、无水乙醇和去离子水对所述衬底进行超声清洗。4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，步骤(c)包括：(c1)在所述Ga2O3外延层表面淀积厚度为1μm的Al作为所述源区和所述漏区的阻挡层，光刻出所述源区和所述漏区的注入区；(c2)在常温下，注入能量为140ke...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾仁需，杨宇，元磊，张玉明，彭博，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61