[发明专利]金刚石晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种制造晶体管的方法，包括以下步骤：

(a)提供衬底，该衬底包括单晶金刚石材料，该单晶金刚石材料具有生长表面，在该生长表面上可以沉积其它金刚石材料层，该生长表面或其区域具有3纳米或更低的均方根粗糙度或者没有大于3纳米的台阶或凸起；

(b)在该衬底生长表面上沉积多个其它金刚石层；以及

(c)将合适的接触贴附到相应的金刚石层，从而限定出晶体管结构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中该生长表面或其区域具有低于0.5纳米的均方根粗糙度。

3.根据权利要求2所述的方法，其中该生长表面或其区域具有低于0.1纳米的均方根粗糙度。

4.根据权利要求1所述的方法，其中该表面上任何台阶或凸起的高度小于最薄的相邻层厚度的50％，台阶或凸起定义为表面高度在平行于该表面并且等于或大于最薄的相邻层的厚度的距离上的变化。

5.根据权利要求4所述的方法，其中台阶或凸起定义为表面高度在平行于该表面并且等于最薄的相邻层的厚度的至少两倍的距离上的变化。

6.根据权利要求1至5中任何一项所述的方法，其中沿衬底表面上与具有更低表面粗糙度或更低最大台阶高度的方向对应的方向来设置该晶体管的栅极长度或另一个线性特征。

7.根据权利要求1至6中任何一项所述的方法，其中该生长表面或其区域具有小于5×10³/mm^-2的位错密度。

8.根据权利要求1至7中任何一项所述的方法，其中该衬底包括浓度小于5×10¹⁷cm^-3的单原子替代氮。

9.根据权利要求1至8中任何一项所述的方法，其中该衬底包括浓度大于3×10¹⁵cm^-3的单原子替代氮。

10.根据权利要求1至9中任何一项所述的方法，其中该衬底具有小于0.9的双折射率，它由相移的正弦的模数来例证。

11.根据权利要求1至10中任何一项所述的方法，其中该衬底材料包括通过HPHT或CVD工艺制造出的金刚石。

12.根据权利要求1至11中任何一项所述的方法，还包括在衬底表面或者邻近衬底表面形成n+屏蔽层。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括利用氮或磷掺杂该屏蔽层。

14.根据权利要求13所述的方法，其中屏蔽层中的掺杂剂浓度小于1×10²⁰cm³，并且该屏蔽层的厚度小于150微米。

15.根据权利要求1至14中任何一项所述的方法，其中通过受控蚀刻和/或生长技术将该衬底表面处理到所需平滑度。

16.根据权利要求15所述的方法，其中该受控蚀刻和/或生长技术包括等离子体蚀刻和低速生长。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括机械抛光该衬底表面。

18.根据权利要求1至14中任何一项所述的方法，其中通过与受控蚀刻和/或生长结合的离轴抛光将该衬底表面处理到所需平滑度。

19.根据权利要求18所述的方法，其中该衬底的表面平滑度沿不同方向不相同。

20.根据权利要求1至19中任何一项所述的方法，还包括：在包括单个生长扇区的金刚石衬底材料上构造至少一个将用作晶体管结构的有源区域的区域，并且控制该生长扇区。

21.根据权利要求20所述的方法，其中用于构造多个晶体管结构的有源区域的晶片的整个表面由单个生长扇区形成，并且该生长扇区被控制。

22.根据权利要求20或权利要求21所述的方法，其中该衬底表面以及被选择以构造晶体管结构的有源区域的生长扇区的取向对应于用于CVD金刚石合成的任何一个初级生长扇区，即生长扇区{100}、{110}、{113}、或{111}。