【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子工艺领域，具体涉及一种n型沟道金刚石mesfet器件及其制备方法。
技术介绍
1、随着5g时代的到来和“双碳”战略的推进，电子器件向着高功率多频段，高效率小体积和高可靠性低成本的方向加速发展。第一代半导体硅（si）和第二代半导体砷化镓（gaas）等材料愈发不能满足日益发展的高性能电子器件对材料性能的要求，尤其硅基半导体器件在击穿电压和载流子浓度等方面已经接近理论极限。
2、金刚石的宽带隙（5.47ev）、高载流子迁移率（4500cm2/vs）、高热导率（2200w/mk）、化学稳定性好等一系列优异性能，可满足高频、高温、小尺寸、抗辐射、高功率和低功率损耗电子器件的要求，是性能最优异的半导体材料。本征金刚石具有自然界最高的热导率和载流子迁移率，其空穴迁移率是si的8倍，是sic和gan等材料的十几到几十倍。击穿电场是si的30多倍，sic的3~4倍，gan的10倍。
3、金刚石的p型掺杂已经较为成熟，但其n型掺杂在电子浓度和电子迁移率两项性能指标中均不能达到应用要求。这限制了金刚石这一“终极半导体”在器件中的应用。因此，对应于p型金刚石器件，业界急需发展与其互补的n型金刚石器件，尤其是金刚石的理论电子迁移率要明显高于空穴迁移率（电子迁移率：4500cm2/v·s，空穴迁移率：3800cm2/v·s），所以发展n型金刚石器件具有重要现实意义。
4、mesfet是一种由schottky势垒栅极构成的场效应晶体管。它与p-n结型栅场效应晶体管相比，只是用金属-半导体接触势垒代替了p
技术实现思路
1、针对以上问题，本专利技术的提出了一种n型沟道金刚石mesfet（金属-半导体接触场效应晶体管）器件及其制备方法，在p型金刚石的基础上，基于mpcvd工艺，采用硼-氧共掺制备高性能n型金刚石，得到源极区域和漏极区域，制备相应电极后，得到基本结构的n型沟道金刚石mesfet器件。本专利技术制备的mesfet器件电性能优异，能够用于功率器件。
2、本专利技术要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
3、一方面，本专利技术提供一种n型沟道金刚石mesfet器件的制备方法，包括以下步骤：
4、准备p型掺杂金刚石层；
5、在p型掺杂金刚石层上露出源极和漏极的相应位置，采用刻蚀工艺在露出源极和漏极的相应位置处分别刻蚀凹槽，得到含有源极凹槽、漏极凹槽的p型掺杂金刚石层；
6、利用mpcvd工艺，采用硼-氧共掺方法在源、漏凹槽内沉积n型单晶金刚石，分别得到源极区域和漏极区域；
7、移除源极区域和漏极区域以外的n型单晶金刚石；
8、在源极区域、漏极区域以及源极区域、漏极区域之间的p型掺杂金刚石层上分别制备源极、漏极和栅极，得到n型沟道金刚石mesfet器件。
9、优选地，所述p型掺杂金刚石层采用mpcvd工艺掺硼外延得到。
10、优选地，所述p型掺杂金刚石层的制备方法如下：
11、准备金刚石衬底；
12、对金刚石衬底进行表面处理；
13、将金刚石衬底置入mpcvd腔体中，通入外延工艺气体和硼源气体，调整外延工艺参数至p型金刚石沉积条件，外延p型硼掺杂金刚石。
14、优选地，所述p型掺杂金刚石层中硼掺杂浓度级别为1014~1017cm-3。
15、优选地，在所述p型掺杂金刚石层上刻蚀源、漏凹槽的方法如下：
16、在p型掺杂金刚石层上设置阻挡层，通过对阻挡层进行图案化露出源极和漏极的相应位置，采用刻蚀工艺在露出源极和漏极的相应位置处分别刻蚀凹槽，移除阻挡层后得到含有源极凹槽、漏极凹槽的p型掺杂金刚石层。
17、优选地，所述源极区域和漏极区域的制备方法如下：
18、将制备出源、漏凹槽的p型掺杂金刚石层置于mpcvd腔体中，通入外延工艺气体、硼源气体和氧源气体，调整外延工艺参数至n型沉积条件，外延硼-氧共掺的n型单晶金刚石，直至将源、漏凹槽填满，得到源极区域和漏极区域。
19、优选地，外延硼-氧共掺的n型单晶金刚石时，硼氧比为1:1~1:5。
20、优选地，源极区域和漏极区域的元素掺杂浓度级别为~1021cm-3。
21、优选地，采用刻蚀和平坦化工艺移除源极区域和漏极区域以外的n型单晶金刚石。
22、另一方面，本专利技术提供一种n型沟道金刚石mesfet器件，采用上述制备方法所制备得到。
23、与现有技术相比，本专利技术的有益效果如下：
24、本专利技术构建了业界急缺的n型金刚石场效应器件mesfet，补充了行业的空白，为行业制造金刚石互补型器件提供了可能，并提供了相应的制造方法。
25、本专利技术制备的n型沟道金刚石mesfet器件中，n型的源极区域和漏极区域同时兼具高电子浓度和高电子迁移率，在电子迁移率满足400~1500cm2/v·s的同时，电子浓度能达到1016~1021cm-3的要求，能满足高功率器件要求。
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1.一种N型沟道金刚石MESFET器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述N型沟道金刚石MESFET器件的制备方法，其特征在于：所述P型掺杂金刚石层采用MPCVD工艺掺硼外延得到。
3.根据权利要求2所述N型沟道金刚石MESFET器件的制备方法，其特征在于：所述P型掺杂金刚石层的制备方法如下：
4.根据权利要求2所述N型沟道金刚石MESFET器件的制备方法，其特征在于：所述P型掺杂金刚石层中硼掺杂浓度级别为1014~1017cm-3。
5.根据权利要求1或2所述N型沟道金刚石MESFET器件的制备方法，其特征在于：在所述P型掺杂金刚石层上刻蚀源、漏凹槽的方法如下：
6.根据权利要求1或2所述N型沟道金刚石MESFET器件的制备方法，其特征在于：所述源极区域和漏极区域的制备方法如下：
7.根据权利要求6所述N型沟道金刚石MESFET器件的制备方法，其特征在于：外延硼-氧共掺的N型单晶金刚石时，硼氧比为1:1~1:5。
8.根据权利要求6所述N型沟道金刚石MESFET器件的制
9.根据权利要求6所述N型沟道金刚石MESFET器件的制备方法，其特征在于：采用刻蚀和平坦化工艺移除源极区域和漏极区域以外的N型单晶金刚石。
10.一种N型沟道金刚石MESFET器件，其特征在于，采用权利要求1-9任意一项所述制备方法所制备得到。
...【技术特征摘要】
1.一种n型沟道金刚石mesfet器件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述n型沟道金刚石mesfet器件的制备方法，其特征在于：所述p型掺杂金刚石层采用mpcvd工艺掺硼外延得到。
3.根据权利要求2所述n型沟道金刚石mesfet器件的制备方法，其特征在于：所述p型掺杂金刚石层的制备方法如下：
4.根据权利要求2所述n型沟道金刚石mesfet器件的制备方法，其特征在于：所述p型掺杂金刚石层中硼掺杂浓度级别为1014~1017cm-3。
5.根据权利要求1或2所述n型沟道金刚石mesfet器件的制备方法，其特征在于：在所述p型掺杂金刚石层上刻蚀源、漏凹槽的方法如下：
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘胜，孙祥，吴改，沈威，李瑞，汪启军，张栋梁，梁康，东芳，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：
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