[实用新型]一种金刚石场效应晶体管

说明书

本实用新型公开了一种金刚石场效应晶体管，包括：金刚石衬底，金刚石衬底的第一表面为氢终端表面；源极、漏极和栅介质层，均设置于第一表面上，且栅介质层设置于源极和漏极之间，且栅介质层中部具有空气间隙；栅极，设置于栅介质层上，且栅极具有位于空气间隙上方的第一栅极部以及除第一栅极部以外的第二栅极部，第一栅极部远离栅介质层的表面以及第二栅极部远离栅介质层的表面位于同一平面，且第一栅极部的厚度小于第二栅极部的厚度。本实用新型中的器件，具有较高的截止频率，且制备难度较低，可重复性较高。

技术领域

本实用新型涉及微电子技术领域，尤其涉及到一种金刚石场效应晶体管。

背景技术

近年来，随着微电子与集成技术的飞速发展，金刚石超宽禁带半导体材料受到了各界关注。尽管金刚石的加工工艺不如硅成熟和完美，但由于其具有高载流子迁移率、高击穿电场、极高热导率等优异的物理特性，因而在功率器件和电力电子器件上有着广泛的应用前景。而对于某一金刚石器件，除了对于金刚石的加工工艺的完善以及优化以充分发挥金刚石材料的优越性，还应注意器件结构的整体优化，从而提高金刚石器件的性能。具体到金刚石场效应晶体管中，器件的截止频率也是影响器件质量的重要因素，因此，如何在发挥金刚石材料性能的优越性的同时提升器件的截止频率成为亟待解决的问题。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种既较好的发挥了金刚石材料性能的优越性，又具有较高的截止频率的金刚石场效应晶体管。

为此，本实用新型提供了一种金刚石场效应晶体管，包括：金刚石衬底，金刚石衬底的第一表面为氢终端表面；源极、漏极和栅介质层，均设置于第一表面上，且栅介质层设置于源极和漏极之间，且栅介质层中部具有空气间隙；栅极，设置于栅介质层上，且栅极具有位于空气间隙上方的第一栅极部以及除第一栅极部以外的第二栅极部，第一栅极部远离栅介质层的表面以及第二栅极部远离栅介质层的表面位于同一平面，且第一栅极部的厚度小于第二栅极部的厚度。

进一步地，栅介质层包括第一子介质层和第二子介质层，第二子介质层位于第一子介质层上，空气间隙贯穿第二子介质层。

进一步地，栅介质层包括第一子介质层和第二子介质层，第二子介质层位于第一子介质层上，空气间隙贯穿第一子介质层和第二子介质层。

进一步地，第二子介质层为钛氧化物层，第一子介质层与源极之间以及与漏极之间均具有间隙，第二子介质层位于第一子介质层上并填充间隙。

进一步地，第二子介质层还延伸至源极和漏极上。

进一步地，第一子介质层为LaB6层。

进一步地，金刚石衬底包括金刚石基底以及生长于金刚石基底上的金刚石P型掺杂层；第一表面为金刚石P型掺杂层的表面。

本实用新型提供的技术方案，具有如下优点：

1、本实用新型提供的金刚石场效应晶体管，通过在栅介质层中设置空气间隙，使设置于栅介质层上的栅极部分悬于空气间隙上，从而能够减小栅极底部与栅介质层接触部分的宽度，有效地缩小了栅极的长度，提高了截止频率。

同时，通过设置位于空气间隙上方的第一栅极部的厚度小于位于非空气上方的第二栅极部的厚度，也即使第一栅极部的边缘与栅介质层之间还具有一定的悬空高度，从而使在空气间隙内以及空气间隙一侧填充设置中间介质层并完成空气间隙另一侧的第二栅极部和第一栅极部的制备后，中间介质层可以直接一体剥离去除(在此之后制备上述空气间隙一侧的第二栅极部)，能够降低该金刚石场效应晶体管的制备难度，提高该金刚石场效应晶体管的可重复性。

2、本实用新型提供的金刚石场效应晶体管，通过在栅介质层包括第一子介质层和第二子介质层时，设置空气间隙仅贯穿第二子介质层，能够减少该金刚石场效应晶体管在制备时的刻蚀步骤，进一步降低其制备难度。