[发明专利]硅终端金刚石场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明提供了一种硅终端金刚石场效应晶体管及其制备方法，属于场效应晶体管器件技术领域，制备方法包括在金刚石衬底的上表面形成氢终端；在氢终端的上表面形成源极和漏极；在源极的上表面、漏极的上表面、源极和漏极之间的氢终端的上表面形成钝化介质层；去除源极和漏极之间的部分钝化介质层，使得对应部分的氢终端的上表面裸露；在其余钝化介质层的上表面、氢终端裸露的上表面形成SiO₂介质层，得到对应氢终端裸露部分的硅终端；在SiO₂介质层对应硅终端的上表面形成栅极。如此设置，可以得到硅终端金刚石，可以实现常关型金刚石场效应晶体管，实现较低的界面态密度和较高的介质质量，具有良好的直流和射频性能。

技术领域

本发明属于场效应晶体管器件技术领域，更具体地说，是涉及一种硅终端金刚石场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

金刚石具有宽带隙、高载流子迁移率、高载流子饱和漂移速度、低介电常数、抗辐射和耐腐蚀等材料优势，是实现高频功率器件的“终极半导体”材料。现有的金刚石场效应晶体管主要基于氢终端金刚石，即金刚石表面的一层碳原子与氢原子连接，形成负的电子亲和势系统，金刚石表面的电子会转移到吸附层中，在近表面位置产生一层二维空穴气。

由于氢终端金刚石的最表面为C-H键，在器件工艺中需要避免光刻胶沾污较高能量的等离子体或含氧气氛的介质沉积等过程，因此，氢终端金刚石场效应晶体管通常采用Al₂O₃作为栅介质，但具有较高的界面态密度和较低的介质质量，限制器件性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种硅终端金刚石场效应晶体管及其制备方法，旨在解决传统的氢终端金刚石场效应晶体管通常采用Al₂O₃作为栅介质，具有较高的界面态密度和较低的介质质量，限制器件性能的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一方面，本发明提供一种硅终端金刚石场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：

在金刚石衬底的上表面形成氢终端；

在所述氢终端的上表面形成源极和漏极；

在所述源极的上表面、所述漏极的上表面、所述源极和所述漏极之间的氢终端的上表面形成钝化介质层；

去除所述源极和所述漏极之间的部分钝化介质层，使得对应部分的氢终端的上表面裸露；

在其余钝化介质层的上表面、所述氢终端吸附层裸露的上表面形成SiO₂介质层，得到对应所述氢终端裸露部分的硅终端；

在所述SiO₂介质层对应所述硅终端的上表面形成栅极。

在一个可能的实现方式中，所述在所述氢终端的上表面形成源极和漏极的步骤，包括：

在所述氢终端的上表面去除部分导电沟道，形成源极沉积区、漏极沉积区，以及位于所述源极沉积区和所述漏极沉积区之间的有源区；

在所述源极沉积区和所述有源区邻近所述源极沉积区的边缘沉积采用欧姆接触的源极，在所述漏极沉积区和所述有源区邻近所述漏极沉积区的边缘沉积采用欧姆接触的漏极。

在一个可能的实现方式中，所述在所述氢终端的上表面形成源极和漏极的步骤之前，还包括：在所述氢终端的上表面形成牺牲层；

并且，所述在所述氢终端的上表面去除部分导电沟道，形成源极沉积区、漏极沉积区，以及位于所述源极沉积区和所述漏极沉积区之间的有源区的步骤中，所述有源区以外的牺牲层和导电沟道一同被去除；

并且，所述在所述源极的上表面、所述漏极的上表面、所述源极和所述漏极之间的氢终端的上表面形成钝化介质层的步骤之前，还包括：去除所述有源区未被所述源极和所述漏极覆盖的牺牲层。