基于金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件及其制备方法技术

基于金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件及其制备方法，它要解决现有高集成度的电子元器件等由于发热导致电路不能正常工作的问题。本发明专利技术基于金刚石肖特基二极管的逻辑器件在金刚石衬底上沉积有掺硼或者掺磷金刚石层，在掺硼或者掺磷金刚石层表面上沉积有选择性生长金属掩膜和选择性同质外延生长层，选择性生长金属掩膜和选择性同质外延生长层位于掺硼或者掺磷金刚石层表面的两侧，选择性生长金属掩膜作为欧姆电极，在选择性同质外延生长层上沉积至少两个肖特基电极，欧姆电极作为信号输出端；欧姆电极通过导线连接负载电阻，在负载电阻的另一端施加偏置电压。本发明专利技术的金刚石逻辑与门在600K及以上高温正常工作，实现逻辑与门的功能。逻辑与门的功能。逻辑与门的功能。

【技术实现步骤摘要】
基于金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件与逻辑电路领域，具体涉及一种金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑与门器件及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着集成电路集成度的进一步提升，半导体器件散热成为制约半导体芯片性能的主要限制因素。水冷，风冷等散热手段常被应用于大功率元器件、中央处理单元等场所。然而这些辅助冷却手段不但占用空间而且增加能耗，因此，研发高温下稳定工作的电子元器件，逻辑电路具有极大的应用价值。金刚石作为宽禁带半导体材料，具有耐高温，耐辐射，载流子迁移率高，击穿场强高等优异特性，被认为是终极半导体材料。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是为了解决现有高集成度的电子元器件等由于高(发)热导致电路不能正常工作的问题，而提供一种利用耐高温的金刚石肖特基二极管器件制备与门逻辑器件并实现其在高温下的正常工作。
[0004]本专利技术基于准垂直型金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件包括金刚石衬底、掺硼或者掺磷金刚石层、选择性生长金属掩膜、选择性同质外延生长层和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于准垂直型金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件，其特征在于该基于准垂直型金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件包括金刚石衬底(1)、掺硼或者掺磷金刚石层(2)、选择性生长金属掩膜(3)、选择性同质外延生长层(4)和肖特基电极，在金刚石衬底(1)上沉积有掺硼或者掺磷金刚石层(2)，在掺硼或者掺磷金刚石层(2)表面上沉积有选择性生长金属掩膜(3)和选择性同质外延生长层(4)，选择性生长金属掩膜(3)和选择性同质外延生长层(4)位于掺硼或者掺磷金刚石层(2)表面的左右两侧，选择性生长金属掩膜(3)作为欧姆电极，在选择性同质外延生长层(4)上沉积至少两个肖特基电极作为信号输入端，欧姆电极作为信号输出端；欧姆电极通过导线连接负载电阻(8)，在负载电阻(8)的另一端施加偏置电压(9)；其中掺硼或者掺磷金刚石层(2)的掺杂浓度高于选择性同质外延生长层(4)的掺杂浓度。2.根据权利要求1所述的基于准垂直型金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件，其特征在于负载电阻(8)的阻值为1kΩ～1GΩ。3.根据权利要求1所述的基于准垂直型金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件，其特征在于选择性生长金属掩膜(3)的材质为Au、Pt、Ru、Pd、Au、Ti/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Ru、Ti/Mo、Cr/Au、Cr/Ru或W。4.根据权利要求1所述的基于准垂直型金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件，其特征在于是肖特基电极的材质为Al、Au、Pt、Ru、Zr、W、Ni、Pb或者Mo。5.根据权利要求1所述的基于准垂直型金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件，其特征在于选择性生长金属掩膜(3)的厚度为50nm～500nm，选择性同质外延生长层(4)的厚度为100nm～50μm，肖特基电极的厚度为20nm～500nm。6.基于准垂直型金刚石肖特基二极管的高温工作的逻辑器件的制备方法，其特征在于该制备方法按照以下步骤实现：一、利用微波等离子体化学气相沉积方法在金刚石衬底(1)上外延生长掺硼或者掺磷金刚石层(2)，得到金刚石基底；二、将金刚石基底置于混酸溶液中，加热至煮沸处理，再经超声清洗后得到清洗后的金刚石基底；三、在清洗后的金刚石基底表面的一侧沉积选择性生长金属掩膜(3)，选择性生长金属掩膜(3)作为欧姆电极，得到带有掩膜结构的金刚石基底；四、在带有掩膜结构的金刚石基底表面的另一侧外延生长选择性同质外延生长层(4)，选择性同质外延生长层(4)中掺硼或者掺磷，得到外延生长后的金刚石基底；五、在空气中以450～590℃对外延生长后的金刚石基底进行加热处理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱嘉琦，刘本建，刘康，代兵，张森，郝晓斌，文东岳，赵继文，乔鹏飞，张晓晖，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：