[发明专利]一种制备基于金刚石表面终端的异质结的方法

说明书

本发明公开了一种制备基于金刚石表面终端的异质结的方法。该方法先在衬底上形成金刚石层；再在金刚石层上形成第一绝缘层；然后穿过第一绝缘层在金刚石层的表面通过插层形成表面终端；最后在第一绝缘层上形成第二绝缘层。本发明提供的基于金刚石表面终端的异质结的制备方法通过结构和工艺的设计创新，能够规避现有表面终端技术通常面临的杂质吸附、终端损伤等问题，实现优质异质结界面，促进更广泛的异质结组合构建，进而充分发挥表面终端对于能带的调制作用，通过异质结能带设计构筑高性能电子器件。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种制备基于金刚石表面终端的异质结的方法。

背景技术

金刚石因其超宽禁带、高热导率特性，在功率器件等方面具有巨大的应用潜力。但是由于尚未找到晶格、能带匹配的材料形成异质结，其潜力的发挥仍受着严重制约。

目前仅通过表面终端技术实现对金刚石能带的调制，如通过金刚石氢终端制备实现负电子亲和势，但终端制备后其表面极易吸附空气中的各种杂质，并且在后续外延中工艺过程也会对表面终端造成不同程度的损伤，这些问题都严重影响着异质结质量，使其性能无法充分发挥。

如能通过方法创新规避现有难题，金刚石表面终端技术将能充分发挥其对于能带的调制作用，进而实现特定的势阱设计乃至界面二维载流子气，用于构筑新型功率、传感、逻辑等电子器件，将有利于高性能元器件的革新，对电子技术的进一步发展起重要推动作用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种制备基于金刚石表面终端的异质结的方法，以规避现有表面终端技术中通常面临的杂质吸附、终端损伤等技术问题，实现优质异质结界面，促进更广泛的异质结组合构建。

为解决现有技术问题，本发明采取的技术方案为：

一种制备基于金刚石表面终端的异质结的方法，先在衬底上形成金刚石层；再在金刚石层上形成第一绝缘层；然后穿过第一绝缘层在金刚石层的表面通过插层形成表面终端；最后在第一绝缘层上形成第二绝缘层。

作为改进的是，所述第一绝缘层与金刚石层之间化学键作用较弱或无化学键作用。

作为改进的是，所述的第一绝缘层的厚度小于5nm，容许粒子穿透，进而插层形成表面终端。

作为改进的是，所述表面终端为氢终端、氧终端、或，氟终端中的一种或多种组合。

作为改进的是，所述表面终端通过微波等离子体处理，粒子穿透重组，自由基辐照，电化学反应，或气体氛围退火中的一种或多种组合方法在第一绝缘层与金刚石层之间插层形成。

作为改进的是，所述第一绝缘层/第二绝缘层的形成方法为外延法或机械剥离法直接形成于金刚石层/第一绝缘层上，或者，通过外延法或机械剥离法形成于新取用的衬底上，再通过干法或湿法转移至金刚石层/第一绝缘层上。

作为改进的是，所述的第二绝缘层的厚度为1nm-50μm，所述第二绝缘层为单种材料形成的第二绝缘层或不同种材料无特定顺序的采用叠加的方式形成组合状的第二绝缘层。

作为改进的是，所述金刚石层的厚度范围1nm-500μm，杂质浓度小于1ppm。

作为改进的是，所述金刚石层的形成方法为使用高温高压法、化学气相沉积法、或相变法直接在衬底上形成；或通过高温高压法、化学气相沉积法、或相变法形成于新取用的衬底上，再通过干法或湿法转移技术转移至衬底上。

有益效果：

与现有技术相比，本发明一种制备基于金刚石表面终端的异质结的方法，具有如下优势：