[发明专利]一种体掺杂金刚石基常关型场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种体掺杂金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，包括：金刚石衬底(1)、单晶金刚石外延薄膜(2)、体掺杂单晶外延薄膜(3)、刻蚀区域(4)、沟道区域(5)、源电极(6)、漏电极(7)和栅电极(8)；

金刚石衬底(1)上设有一层单晶金刚石外延薄膜(2)；单晶金刚石外延薄膜(2)上设置体掺杂单晶外延薄膜(3)和刻蚀区域(4)；体掺杂单晶外延薄膜(3)上设置有沟道区域(5)和刻蚀区域(4)；刻蚀区域(4)的肖特基势垒高度大于沟道区域(5)肖特基势垒高度，刻蚀区域(4)为高肖特基势垒终端，沟道区域(5)为低肖特基势垒终端；

沟道区域(5)包括体掺杂单晶外延薄膜(3)，载流子能够在沟道区域(5)内迁移；体掺杂单晶外延薄膜(3)是化学气相外延掺杂或离子注入掺杂的单晶金刚石材料；

源电极(6)和漏电极(7)设置于沟道区域(5)的两端；栅电极(8)设置在源电极(6)和漏电极(7)之间的刻蚀区域(4)和沟道区域(5)上，且栅电极(8)同时设置在单晶金刚石外延薄膜(2)的刻蚀区域(4)上。

2.根据权利要求1所述的一种体掺杂金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，单晶金刚石外延薄膜(2)是化学气相外延生长的金刚石材料，电阻率大于100MΩ·cm，均方根表面粗糙度小于0.5nm，拉曼曲线半峰宽小于2cm^-1，XRD摇摆曲线半峰宽小于30arcsec。

3.根据权利要求1所述的一种体掺杂金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，体掺杂单晶外延薄膜(3)是化学气相外延掺杂或离子注入掺杂的单晶金刚石材料；体掺杂单晶外延薄膜(3)是微波等离子体化学气相外延、热丝化学气相外延或者电弧放电化学气相外延掺杂的单晶金刚石材料；掺杂类型是n型或者p型，杂质浓度为10¹⁶-10²¹cm^-3，载流子浓度为10¹⁶-10²¹cm^-3，载流子迁移率为20-2000cm²/V·s。

4.根据权利要求1所述的一种体掺杂金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，体掺杂单晶外延薄膜(3)上沟道区域(5)的宽度为5nm-10μm，个数为1-500个；

体掺杂单晶外延薄膜(3)上刻蚀区域(4)的宽度为5nm-10μm，长度为1μm-1mm，刻蚀区域(4)与金属形成的肖特基势垒高度大于1eV，刻蚀区域(4)由干法刻蚀形成，干法刻蚀为ICP、RIE、IBE或FIB。

5.根据权利要求1所述的一种体掺杂金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，源电极(6)或漏电极(7)的材质为Au、Pd、Ir、Pt或Ti；

栅电极(8)的材质为Al、Zr或Mo，与刻蚀区域(4)形成高肖特基势垒，与沟道区域(5)形成低肖特基势垒。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的一种体掺杂金刚石基常关型场效应晶体管，其特征在于，体掺杂单晶外延薄膜(3)上的沟道区域(5)和刻蚀区域(4)间隔设置。