一种金刚石场效应晶体管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种金刚石场效应晶体管，包括：金刚石衬底，金刚石衬底的第一表面为氢终端表面；第一器件功能层，设置于第一表面上，第一器件功能层包括：源极和漏极，均设置于第一表面上，且分别位于第一表面的两端；介质层，设置于源极和漏极之间的第一表面上，并覆盖源极和漏极；位于源极和漏极之间的介质层上形成第一凹槽，且第一凹槽的底面还形成有第二凹槽；介质层的导带底低于金刚石衬底的价带顶的位置；栅极，填充第一凹槽和第二凹槽，且栅极还延伸至第一凹槽外。本实用新型专利技术中的器件，能够在介质层提高其氢终端表面的二维空穴气浓度发挥金刚石材料的优越性的同时，通过双T型结构的栅极有效提高该金刚石场效应晶体管的截止频率。截止频率。截止频率。

【技术实现步骤摘要】
一种金刚石场效应晶体管


[0001]本技术涉及微电子
，尤其涉及到一种金刚石场效应晶体管。

技术介绍

[0002]近年来，随着微电子与集成技术的飞速发展，金刚石超宽禁带半导体材料受到了各界关注。尽管金刚石的加工工艺不如硅成熟和完美，但由于其具有高载流子迁移率、高击穿电场、极高热导率等优异的物理特性，因而在功率器件和电力电子器件上有着广泛的应用前景。而对于某一金刚石器件，除了对于金刚石的加工工艺的完善以及优化以充分发挥金刚石材料的优越性，还应注意器件结构的整体优化，从而提高金刚石器件的性能。具体到金刚石场效应晶体管中，由升器件的截止频率也是影响器件质量的只要因素，因此，如何在发挥金刚石材料性能的优越性的同时提升器件的截止频率成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0003]因此，本技术要解决的技术问题在于提供一种既较好的发挥了金刚石材料性能的优越性，又具有较高的截止频率的金刚石场效应晶体管。
[0004]为此，本技术提供了一种金刚石场效应晶体管，包括：金刚石衬底，金刚石衬底的第一表面为氢终端表面；第一器件功能层，设置于第一表面上，第一器件功能层包括：源极和漏极，均设置于第一表面上，且分别位于第一表面的两端；介质层，设置于源极和漏极之间的第一表面上，并覆盖源极和漏极；位于源极和漏极之间的介质层上形成第一凹槽，且第一凹槽的底面还形成有第二凹槽；介质层的导带底低于金刚石衬底的价带顶的位置；栅极，填充第一凹槽和第二凹槽，且栅极还延伸至第一凹槽外。
[0005]进一步地，介质层包括第一子介质层和第二子介质层，第二凹槽形成于第二子介质层上。
[0006]进一步地，第一子介质层为MoO3层。
[0007]进一步地，第一子介质层为h
‑
BN层，第二子介质层为MoO3层。
[0008]进一步地，第一器件功能层还包括：钝化层，包封于栅极和介质层上。
[0009]进一步地，钝化层为Si3N4层。
[0010]进一步地，金刚石衬底上与第一表面相对的第二表面也为氢终端表面，金刚石场效应晶体管还包括：第二器件功能层，设置于第二表面上；第二器件功能层的结构与第一器件功能层的结构相同。
[0011]本技术提供的技术方案，具有如下优点：
[0012]1、本技术提供的金刚石场效应晶体管，通过在金刚石衬底的氢终端表面上设置介质层，且设置该介质层的导带底低于金刚石衬底的价带顶，从而使该介质层在金刚石的氢终端表面具有转移掺杂作用，提高了金刚石衬底的氢终端表面的二维空穴气浓度，提高了金刚石场效应晶体管的最大跨导；同时，基于该介质层，在其于源极和漏极之间的部分表面形成了第一凹槽的基础上，再在第一凹槽的底部形成第二凹槽，从而使填充第一凹槽
和第二凹槽并延伸至第一凹槽外的栅极具有双T型结构，也即，在提高该金刚石场效应晶体管氢终端表面的二维空穴气浓度发挥金刚石材料的优越性的同时，有效提高了该金刚石场效应晶体管的截止频率；
[0013]此外，通过将栅极设置为延伸至第一凹槽外，也即设置栅极的两端隔着介质层覆盖于源极和漏极上(仅覆盖一部分)，能够使该金刚石场效应晶体管具有零栅源、栅漏间距结构，减小其导通电阻。
[0014]2、本技术提供的金刚石场效应晶体管，通过将介质层设置为包括第一子介质层和第二子介质层，并将第一子介质层设置为h
‑
BN层，第二子介质层设置为MoO3层，从而在MoO3层产生转移掺杂作用的过程中，通过h
‑
BN层提高载流子迁移率，进一步提高了该金刚石场效应晶体管的最大跨导，发挥金刚石材料的优越性。
[0015]3、本技术提供的金刚石场效应晶体管，通过将金刚石衬底中相对的第一表面和第二表面均设置为氢终端表面，并在第一表面和第二表面上分别设置第一器件功能层和第二器件功能层，将该金刚石场效应晶体管设置为双沟道结构，进一步提升了该金刚石场效应晶体管的性能。
附图说明
[0016]为了更清楚地说明本技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0017]图1为本技术实施例提供的金刚石场效应晶体管的一种结构示意图；
[0018]图2为本技术实施例提供的金刚石场效应晶体管的另一种结构示意图；
[0019]附图标记说明：
[0020]1‑
金刚石衬底；1a
‑
第一表面；1b
‑
第二表面；
[0021]21
‑
源极；22
‑
漏极；23
‑
介质层；23a
‑
第一凹槽；23b；第二凹槽；231
‑
第一子介质层；232
‑
第二子介质层；24
‑
栅极；25
‑
钝化层；
[0022]3‑
第二器件功能层。
具体实施方式
[0023]下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0024]在本技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0025]本实施例提供了一种金刚石场效应晶体管，如图1所示，该金刚石场效应晶体管包
括：金刚石衬底1和第一器件功能层，其中金刚石衬底1包括两个相对的表面，分别为第一表面1a和第二表面1b，如图1所示，第一表面1a为氢终端表面，第一器件功能层对应设置于第一表面1a上。具体地，金刚石衬底1可以由金刚石或者由类金刚石碳制备得到，而金刚石可以为同质外延单晶金刚石、多晶金刚石、纳米晶金刚石或者超纳米晶金刚石等，且可以为未掺杂金刚石，也可以掺杂有硼、氮、氢或其组合，在此不做具体限制。具体地，氢终端表面是指金刚石衬底1的表面(此处为第一表面1a)用氢等离子体处理，形成表面吸附层并产生由能带弯曲而形成空穴堆积(二维空穴气)的表面。
[0026]具体地，如图1所示，第一器件功能层包括：源极21、漏极22、介质层23和栅极24，其中，源极21和漏极22均直接设置于第一表面1a上，且分别位于第一表面1a的两端；介质层23设置于源极21和漏极22之间的第一表面1a上，位于源极21和漏极22之间本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金刚石场效应晶体管，其特征在于，包括：金刚石衬底(1)，所述金刚石衬底(1)的第一表面(1a)为氢终端表面；第一器件功能层，设置于所述第一表面(1a)上，所述第一器件功能层包括：源极(21)和漏极(22)，均设置于所述第一表面(1a)上，且分别位于所述第一表面(1a)的两端；介质层(23)，设置于所述源极(21)和所述漏极(22)之间的第一表面(1a)上，并覆盖所述源极(21)和所述漏极(22)；位于所述源极(21)和所述漏极(22)之间的介质层(23)上形成第一凹槽(23a)，且所述第一凹槽(23a)的底面还形成有第二凹槽(23b)；所述介质层(23)的导带底低于金刚石衬底(1)的价带顶的位置；栅极(24)，填充所述第一凹槽(23a)和所述第二凹槽(23b)，且所述栅极(24)还延伸至所述第一凹槽(23a)外。2.根据权利要求1所述的金刚石场效应晶体管，其特征在于，所述介质层(23)包括第一子介质层(231)和第二子介质层(232)，所述第二凹槽(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈军飞，吴勇，王东，陈兴，任泽阳，张金风，黄永，韩超，陆俊，操焰，汪琼，季亚军，孙凯，沈琪，
申请(专利权)人：西安电子科技大学芜湖研究院，
类型：新型
国别省市：