基于Cr掺杂4H‑SiC衬底异质结自旋场效应晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种基于Cr掺杂4H‑SiC衬底异质结自旋场效应晶体管及其制备方法，该方法包括：选取4H‑SiC衬底；利用MBE工艺在4H‑SiC衬底表面生长Ga2O3外延层；利用离子注入工艺在Ga2O3外延层形成源区和漏区；在源区和漏区分别形成源区欧姆接触电极和漏区欧姆接触电极；利用磁控溅射工艺在Ga2O3外延层表面形成肖特基接触栅电极，最终形成基于Cr掺杂4H‑SiC衬底异质结自旋场效应晶体管。本发明专利技术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，提高自旋场效应晶体管器件离子注入效率。

【技术实现步骤摘要】
基于Cr掺杂4H-SiC衬底异质结自旋场效应晶体管及其制备方法
本专利技术涉及集成电路
，特别涉及一种基于Cr掺杂4H-SiC衬底异质结自旋场效应晶体管及其制备方法。
技术介绍
在当今信息化的社会中，集成电路已经成为各行各业实现信息化、智能化的基础。计算机、电视机、手机等民用领域，航空航天、星际飞行、武器装备等军事领域，集成电路起着不可替代的作用。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，在输运过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于Cr掺杂4H‑SiC衬底异质结自旋场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括：选取4H‑SiC衬底；利用MBE工艺在所述4H‑SiC衬底表面生长Ga2O3外延层；利用离子注入工艺在所述Ga2O3外延层形成源区和漏区；在所述源区和所述漏区分别形成源区欧姆接触电极和漏区欧姆接触电极；利用磁控溅射工艺在所述Ga2O3外延层表面形成肖特基接触栅电极，最终形成所述基于Cr掺杂4H‑SiC衬底异质结自旋场效应晶体管。

【技术特征摘要】
2017.06.07 CN 20171042054321.一种基于Cr掺杂4H-SiC衬底异质结自旋场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括：选取4H-SiC衬底；利用MBE工艺在所述4H-SiC衬底表面生长Ga2O3外延层；利用离子注入工艺在所述Ga2O3外延层形成源区和漏区；在所述源区和所述漏区分别形成源区欧姆接触电极和漏区欧姆接触电极；利用磁控溅射工艺在所述Ga2O3外延层表面形成肖特基接触栅电极，最终形成所述基于Cr掺杂4H-SiC衬底异质结自旋场效应晶体管。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用MBE工艺在所述4H-SiC衬底表面生长Ga2O3外延层，包括：在940℃温度下，射频源功率为300W，压强为1.5×10-5Torr，蒸发源材料Ga和Sn，质量分数分别为99.99999％和99.999％，生长厚度为0.4-0.6μm，掺杂浓度为1×1014-1×1016cm-3的Ga2O3外延层。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用离子注入工艺在所述Ga2O3外延层形成源区和漏区，包括：在所述Ga2O3外延层生长Al阻挡层；利用刻蚀工艺在所述Al阻挡层形成源区注入区和漏区注入区；采用140keV的注入能量，对所述Ga2O3外延层进行Cr离子注入；利用先丙酮，甲醇及异丙酮对所述Ga2O3外延层和所述4H-SiC衬底清洗30min；利用H2SO4和H2O2的混合液对所述Ga2O3外延层表面进行清洗；在850℃温度下，氩气气...

【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