[发明专利]基于WO3

权利要求书

1.一种基于WO₃/Al₂O₃双层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)、第一栅介质层(3)、第二栅介质层(4)、源电极(5)、漏电极(6)和栅电极(7)，源、漏电极位于氢终端表面上的两侧，第一栅介质层(3)位于源、漏电极之间的氢终端表面上并覆盖源、漏电极的部分表面，第二栅介质层(4)覆盖在第一栅介质层(3)的上方，其特征在于：

栅电极(7)位于第二栅介质层(4)的上方，且下半部分镶嵌在源、漏电极之间，上半部分隔着2层栅介质分别覆盖在源、漏电极之上，使得栅、源和栅、漏之间的横向间距都为零，形成T型栅结构；

第一栅介质层(3)采用具有高功函数的过渡金属氧化物WO₃材料，第二栅介质层(4)采用Al₂O₃材料。

2.根据权利要求1所述的晶体管，其中衬底(1)为化学气相淀积CVD方法制备的单晶金刚石或者多晶金刚石。

3.根据权利要求1所述的晶体管，其中WO₃第一栅介质层(3)的厚度为10～40nm，其覆盖在源、漏电极之间的氢终端表面以及源、漏电极的部分表面之上。

4.根据权利要求1所述的晶体管，其中Al₂O₃第二栅介质层(4)的厚度为5～50nm，其覆盖在WO₃第一栅介质层(3)的上方。

5.根据权利要求1所述的晶体管，其中T型栅的上半部分长度为6～10μm，厚度为80～180nm，下半部分长度为2～6μm，厚度为80～180nm。

6.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，栅电极采用厚度为80～180nm的金属Al。

7.一种基于WO₃/Al₂O₃双层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850～900℃下，将金刚石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)在氢终端金刚石表面采用热蒸发或电子束蒸发工艺淀积一层厚度为80～180nm的Au，保护氢终端表面，并与其形成欧姆接触；

3)制作器件的隔离区：

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KI/I₂溶液湿法腐蚀将隔离区中的金膜腐蚀掉，暴露出氢终端表面；

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化为高阻的氧终端表面，形成器件的隔离区，再去除残余的光刻胶；

4)旋涂光刻胶，在保留的金膜上方通过光刻工艺做出栅窗口图形；

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Au，将剩余的Au作为器件的源极和漏极，并去除残余的光刻胶；

6)制作WO₃第一栅介质层：

先在经过步骤5)之后的样品表面淀积一层10～40nm厚的WO₃介质层；

再在WO₃介质层上旋涂光刻胶，通过光刻工艺在WO₃介质层上做出第一栅介质层的图形，并用盐酸湿法腐蚀掉第一栅介质图形之外的WO₃，得到WO₃第一栅介质层，去除残余的光刻胶；

7)制作Al₂O₃第二栅介质层：

先在经过步骤6)之后的样品表面淀积一层5～50nm厚的Al₂O₃介质层；

再在Al₂O₃介质层上旋涂光刻胶，通过光刻工艺在Al₂O₃介质层上做出第二栅介质层的图形，并干法腐蚀掉第二栅介质图形之外的Al₂O₃，得到Al₂O₃第二栅介质层，去除残余的光刻胶；

8)旋涂光刻胶，通过光刻工艺在Al₂O₃第二栅介质层上方做出栅金属窗口，再采用金属蒸发的方法制备一层80～180nm厚的铝膜，金属剥离之后得到栅电极，完成整个器件的制备。