[发明专利]一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片及其制备方法

权利要求书

1.一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片，其特征在于，包括：基底、石墨烯层、离子注入区、S/D电极区和G电极；

所述石墨烯层位于所述基底上方，且与所述基底连接；

所述离子注入区位于所述基底内部中心位置，且向上贯穿至所述石墨烯层上表面；

所述S/D电极区位于所述石墨烯层上方且与所述石墨烯层连接；

所述G电极位于所述离子注入区上方，且与所述离子注入区连接。

2.根据权利要求1所述的一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片，其特征在于，还包括：保护层；

所述保护层设置于所述S/D电极区和G电极以外的石墨烯层和离子注入区的上方。

3.根据权利要求2所述的一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片，其特征在于，所述离子注入区包括重掺杂区和位于其两侧的轻掺杂区；所述G电极位于所述重掺杂区上方，且与所述重掺杂区连接。

4.根据权利要求3所述的一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片，其特征在于，所述S/D电极区包括S电极和D电极，所述S电极和D电极分别位于所述石墨烯层上方两侧，且与所述石墨烯层连接。

5.根据权利要求4所述的一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片，其特征在于，所述基底为SiC。

6.根据权利要求5所述的一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片，其特征在于，所述离子注入区为N型半导体离子注入区或P型半导体离子注入区。

7.根据权利要求6所述的一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片，其特征在于，所述S电极和D电极均为由Ti/Al/Ni/Au组合的金属合金层，各层厚度分别为Ti20-50nm；Al150-200nm；Ni80-120nm；Au100-150nm。

8.根据权利要求7所述的一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片，其特征在于，所述G电极为由Ni/Au组合的金属合金层，各层厚度分别为

9.根据权利要求8所述的一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片，其特征在于，所述轻掺杂区的掺杂浓度为10¹²cm^-3-10¹⁵cm^-3；重掺杂区的掺杂浓度为10¹⁹cm^-3-10²²cm^-3。

10.如权利要求9所述的一种碳化硅基石墨烯材料的HEMT芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)在基底上通过光刻工艺，去掉注入区域光刻胶，其他区域受光刻胶保护，制作出用于离子注入的开孔；

(2)通过离子注入工艺，将开孔区域注入所需的注入掺杂元素形成离子注入区；

(3)去掉离子注入时表面保护区域光刻胶，利用光刻工艺在离子注入区上镀一层SiO₂保护层，其他区域不蒸镀SiO₂层；

(4)将基底加热至1200-1400℃，在基底表面形成一层石墨烯层，然后通过HF酸去除掉SiO₂层；

(5)通过光刻工艺制作出S电极和D电极的图形，然后通过蒸镀工艺在石墨烯层上方两侧蒸镀金属合金层形成S电极和D电极；

(6)同步骤(5)，通过光刻和蒸镀工艺，在离子注入区上方蒸镀金属合金层，形成G电极；

(7)通过光刻和蒸镀工艺，在除S电极、D电极和G电极之外之外的的石墨烯层和离子注入区的上方，镀一层保护层，即得所述HEMT芯片。