载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管及其制备方法，所述金刚石场效应晶体管包括：金刚石衬底上设置有单晶金刚石外延薄膜；单晶金刚石外延薄膜设置有第一重掺杂金刚石薄膜区域和第二重掺杂金刚石薄膜区域；在第一重掺杂金刚石薄膜区域、第二重掺杂金刚石薄膜区域以及二者之间的单晶金刚石外延薄膜表面设置有氢终端区域，在其余外延薄膜表面设置有氧终端区域；源电极和漏电极均设置于沟道区域上；源电极、漏电极以及二者之间的沟道区域上设置有栅介质层，栅电极设置在栅介质层和氧终端区域上。本发明专利技术在单晶金刚石薄膜中形成重掺杂金刚石薄膜，可提高空穴的迁移率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管及其制备方法


[0001]本专利技术属于半导体器件
，特别涉及一种载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]金刚石在超宽禁带宽度(5.45eV)、载流子迁移率(电子：4500cm2/Vs，空穴：3800cm2/Vs)、热导率(22W/cmK)、抗击穿场强(>10MV/cm)、介电常数、饱和载流子漂移速度(电子：2.7
×
107cm/s，空穴：1.1
×
107cm/s)、抗辐射、耐腐蚀等几个方面的性能全面超越其他半导体，也拥有最高的Johnson、Keyes及Baliga等品质因子，最大地覆盖了输出功率和工作频率的应用领域。由于金刚石具有十分优异的性能，必将在高温、高效、高频、大功率等半导体功率器件领域发挥重要作用，从而成为新一代半导体芯片材料，使超大规模和超高速集成电路的发展进入一个崭新的时代。
[0003]现有技术中，尽管氢终端金刚石的载流子迁移率已达680cm2·
V
‑1·
s
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管，其特征在于，包括：金刚石衬底(1)、单晶金刚石外延薄膜(2)、栅介质层(6)、源电极(7)、漏电极(8)以及栅电极(9)；所述金刚石衬底(1)上设置有所述单晶金刚石外延薄膜(2)；所述单晶金刚石外延薄膜(2)设置有第一重掺杂金刚石薄膜区域和第二重掺杂金刚石薄膜区域；在第一重掺杂金刚石薄膜区域、第二重掺杂金刚石薄膜区域以及二者之间的单晶金刚石外延薄膜(2)表面设置有氢终端区域，在其余单晶金刚石外延薄膜(2)表面设置有氧终端区域；其中，所述氢终端区域为由二维空穴气导电层构成的沟道区域(4)；所述源电极(7)和所述漏电极(8)均设置于所述沟道区域(4)上；所述源电极(7)、所述漏电极(8)以及二者之间的沟道区域(4)上设置有所述栅介质层(6)；所述栅电极(9)设置在所述栅介质层(6)和所述氧终端区域上。2.根据权利要求1所述的一种载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管，其特征在于，所述第一重掺杂金刚石薄膜和所述第二重掺杂金刚石薄膜的掺杂浓度为10
19
cm
‑2～10
21
cm
‑2，电阻率小于100mΩ
·
cm，宽度为10μm～500μm，深度为10nm～5μm，内部产生拉应力。3.根据权利要求1所述的一种载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管，其特征在于，所述第一重掺杂金刚石薄膜和所述第二重掺杂金刚石薄膜中的掺杂元素包括硼、铝、磷和氮中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管，其特征在于，所述沟道区域(4)的沟道长度为20nm～100μm，沟道内载流子浓度为5
×
10
12
cm
‑2～5
×
10
14
cm
‑2，迁移率为20cm2/V
·
s～2500cm2/V
·
s。5.根据权利要求1所述的一种载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管，其特征在于，所述栅介质层(6)的材质为绝缘材料。6.一种权利要求1所述的载流子迁移率增强的金刚石场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将金刚石衬底(1)进行清洗并吹干，获得清洗后的金刚石衬...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，牛田林，梁月松，陈根强，方培杨，冯永昌，熊义承，王艳丰，林芳，张明辉，问峰，卜忍安，王宏兴，侯洵，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：