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：金刚石衬底以及设置于金刚石衬底上的第一半导体层，第一半导体具有为氢终端表面的第一表面；第一表面具有相对于金刚石衬底的表面倾斜的第一部分，第一半导体层在第一部分处的厚度在靠近器件端部时逐渐减小；源极和漏极，均设置于第一部分上；栅介质层，设置于第一表面上，且述栅介质层设置于源极和漏极之间；栅极设置于栅介质层上。本实用新型专利技术中的器件，在发挥了金刚石材料性能的优越性的同时，还具有较高的击穿场强。有较高的击穿场强。有较高的击穿场强。

【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，器件的击穿场强也是影响器件质量的重要因素，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击穿场强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，又具有较高的击穿场强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：金刚石衬底以及设置于金刚石衬底上的第一半导体层，第一半导体具有为氢终端表面的第一表面；第一表面具有相对于金刚石衬底的表面倾斜的第一部分，第一半导体层在第一部分处的厚度在靠近器件端部时逐渐减小；
[0005]源极和漏极，均设置于第一部分上；
[0006]栅介质层，设置于第一表面上，且栅介质层设置于源极和漏极之间；栅极设置于栅介质层上。
[0007]进一步地，第一表面还具有位于第一表面中部且相对于金刚石衬底的表面平行的第二部分，栅介质层设置于第二部分上，源极和漏极分别设置于第二部分两侧的第一部分上。
[0008]进一步地，栅介质层包括第一子介质层和第二子介质层，第二子介质层位于第一子介质层上。
[0009]进一步地，第二子介质层为钛氧化物层，第二子介质层位于第一子介质层上并自第一子介质层的两侧延伸至第一表面上。
[0010]进一步地，第一子介质层为LaB6层。
[0011]进一步地，源极和第一半导体层之间还具有源介质层。
[0012]进一步地，漏极和第一半导体层之间还具有漏介质层。
[0013]进一步地，源介质层和漏介质层均为LaB6层。
[0014]本技术提供的技术方案，具有如下优点：
[0015]1、本技术提供的金刚石场效应晶体管，通过通过设置金刚石衬底上的第一半导体层的第一表面(氢终端表面，也即上表面)具有相对于金刚石衬底的倾斜的第一部分，
并设置第一半导体层在第一部分处的厚度在靠近器件端部时逐渐减小(也即第一部分并非平行于金刚石衬底的C面，而是朝向B面倾斜)，并将源极和漏极设置于第一部分上，从而增加了器件表面的空间电荷区的宽度，使该金刚石场效应晶体管可以更好的分散器件电极处的电场分布，提高了该金刚石场效应晶体管的击穿场强。
[0016]2、本技术提供的金刚石场效应晶体管，通过将栅介质层中的第二子介质层设置为钛氧化物层，并设置第二子介质层位于第一子介质层上并自第一子介质层的两侧延伸至第一表面上，使钛氧化物层中的电子能够流入到第一半导体层的氢终端表面，使氢终端表面中的空穴载流子被耗尽，从而能够使该金刚石场效应晶体管具有常关特性。
[0017]3、本技术提供的金刚石场效应晶体管，通过在源极和漏极的下方设置源介质层和漏介质层，能够降低氢终端表面(也即第一半导体层中的第一表面)的界面态密度，从而使第一表面表面中的第一部分处(斜边处)的电场能够均匀分布，进一步提高该金刚石场效应晶体管的击穿场强。
附图说明
[0018]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。
[0019]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；
[0020]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；
[0021]附图标记说明：
[0022]1‑
金刚石衬底；
[0023]2‑
第一半导体层；2a
‑
第一部分；2b
‑
第二部分；
[0024]3‑
源极；
[0025]4‑
漏极；
[0026]5‑
栅介质层；51
‑
第一子介质层；52
‑
第二子介质层；
[0027]6‑
栅极；
[0028]7‑
源介质层；
[0029]8‑
漏介质层。
具体实施方式
[0030]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。
[0031]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。
[0032]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，第一半导体层2，源极3，漏极4，栅介质层5和栅极6。
[0033]本申请中，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。且需要说明的是，在图1所示状态下，该金刚石衬底1的上表面为C面，下表面为A面，而左右两侧的表面为B面，且金刚石衬底1的各个表面均为一平面。
[0034]本申请中，第一半导体层2设置于金刚石衬底1上，具体地，第一半导体层2设置于金刚石衬底1的C面上，也即第一半导体层2的下表面为平面。
[0035]本申请中，第一半导体层2为金刚石掺杂层，其上表面(下述均称为第一表面)形成有稳定的氢终端表面，具体地，该第一半导体层2可以为金刚石P型掺杂层，当然，在其他一些应用场景中，其也可以为金刚石N型掺杂层。
[0036]本申请中，如图1所示，第一半导体层2的第一表面具有相对于金刚石衬底1的表面倾斜的第一部分2a，第一半导体层2在第一部分2a处的厚度在靠近器件端部时逐渐减小，源极3和漏极4均设置于第一部分2a上，栅介质层5设置于第一表面上，且述栅介质层5设置于源极3和漏极4之间；栅极6设置于本文档来自技高网...

【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)以及设置于所述金刚石衬底(1)上的第一半导体层(2)，所述第一半导体具有为氢终端表面的第一表面；所述第一表面具有相对于所述金刚石衬底(1)的表面倾斜的第一部分(2a)，所述第一半导体层(2)在所述第一部分(2a)处的厚度在靠近器件端部时逐渐减小；源极(3)和漏极(4)，均设置于所述第一部分(2a)上；栅介质层(5)，设置于所述第一表面上，且所述栅介质层(5)设置于所述源极(3)和所述漏极(4)之间；栅极(6)设置于所述栅介质层(5)上。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，所述第一表面还具有位于所述第一表面中部且相对于所述金刚石衬底(1)的表面平行的第二部分(2b)，所述栅介质层(5)设置于所述第二部分(2b)上，所述源极(3)和所述漏极(4)分别设置于所述第二部分(2b)两侧的所述第一部分(2a)上。3.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：操焰，吴勇，王东，陈兴，黄永，韩超，陈军飞，陆俊，季亚军，孙凯，汪琼，
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：