[发明专利]基于CaF2栅介质的零栅源间距金刚石场效应晶体管及制作方法

权利要求书

1.一种基于CaF₂栅介质的零栅源间距金刚石场效应晶体管，包括金刚石衬底(1)、氢终端表面(2)、栅介质层(3)、源漏电极(4)以及栅电极(5)。源、漏电极(4)位于氢终端表面(2)上的两侧，栅介质层(3)位于源、漏电极(4)之间的氢终端表面(2)上并覆盖源、漏电极(4)的部分表面，其特征在于：

栅介质层(3)的上方设有栅电极(5)，栅电极(5)的下半部分镶嵌在源、漏电极之间，上半部分隔着栅介质覆盖在源、漏电极之上，形成T型栅结构；

栅极与源极和栅极与漏极之间的间距都为零；

栅介质(3)采用CaF₂。

2.根据权利要求1所述的晶体管，其中金刚石衬底(1)采用单晶或者多晶金刚石。

3.根据权利要求1所述的晶体管，其中CaF₂栅介质层(3)厚度为10～40nm，其覆盖在源、漏电极之间的氢终端表面以及部分源、漏电极之上。

4.根据权利要求1所述的晶体管，其中T型栅电极的上半部分长度为0.4～10μm，厚度为80～180nm,下半部分长度为0.2～6μm，厚度为80～180n。

5.根据权利要求1所述的晶体管，其中源、漏电极采用厚度为80～180nm的金属Au。

6.一种基于CaF₂栅介质的零栅源间距金刚石场效应晶体管的制造方法，包括如下步骤：

1)在800～950℃下，将衬底置于氢等离子体中处理5～30min，并在氢气氛围中冷却到室温，形成氢终端表面；

2)在金刚石氢终端表面利用热蒸发淀积一层厚度为80～180nm的金膜，与氢终端表面形成欧姆接触，同时保护氢终端表面；

3)在金膜上旋涂光刻胶，利用光刻机进行曝光，做出隔离区图案，再利用湿法腐蚀将隔离区中的金膜腐蚀掉，暴露出氢终端表面；然后把腐蚀后的样品置于氧等离子体中，使暴露出的氢终端表面转换成高阻的氧终端表面，形成器件的隔离区，再去除残余的光刻胶；

4)旋涂光刻胶，然后光刻出栅窗口图形；

5)以KI/I₂溶液作为腐蚀溶液，用湿法腐蚀的方法腐蚀掉栅窗口下方的金膜，剩余的Au作为器件的源极和漏极；

6)去除步骤4)中残余的光刻胶；

7)采用真空热蒸发的方法淀积一层10～40nm厚的CaF₂介质层；然后旋涂光刻胶，在CaF₂介质层上方通过光刻工艺，做出栅介质层的图形；再用干法刻蚀技术将栅介质层图形之外的介质去掉，得到CaF₂栅介质层，然后去除残余的光刻胶；

8)在步骤7)之后的样品上旋涂光刻胶，通过光刻工艺在CaF₂栅介质上方做出栅金属窗口；再用金属蒸发的方法制备一层80～180nm厚的铝膜，金属剥离后得到栅极，完成整个器件的制备。

7.根据权利要求6所述的方法，其中氢终端表面，其通过氢等离子体处理方法得到。

8.根据权利要求6所述的晶体管的制造方法，其步骤4)、7)和8)中的光刻，在图形最小尺寸小于2μm时采用电子束光刻，图形最小尺寸大于等于2μm时采用接触式光刻。

9.根据权利要求6所述的方法，其中步骤7)中淀积CaF₂介质层，采用真空热蒸发。

10.根据权利要求6所述的方法，其中步骤7)中干法刻蚀采用反应离子刻蚀RIE或者感应耦合等离子体ICP。