[发明专利]可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管及制备方法

权利要求书

1.一种可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管，其特征在于，包括N型金刚石衬底(1)、P-型金刚石外延层(2)、P+型金刚石外延层(3)、源电极(4)、漏电极(5)、栅介质层(6)、栅电极(7)以及背电极(8)，其中，

所述P-型金刚石外延层(2)设置在所述N型金刚石衬底(1)上表面；在所述P-型金刚石外延层(2)上表面左右两侧分别设置所述P+型金刚石外延层(3)，所述源电极(4)和所述漏电极(5)分别设置在左右两侧的所述P+型金刚石外延层(3)上，所述P+型金刚石外延层(3)分别与其上方的所述源电极(4)和所述漏电极(5)形成欧姆接触；

所述栅介质层(6)设置在所述P-型金刚石外延层(2)未被所述P+型金刚石外延层(3)覆盖的上表面，所述栅电极(7)设置在所述栅介质层(6)的上表面且位于所述源电极(4)与所述漏电极(5)之间；

所述背电极(8)设置在所述N型金刚石衬底(1)下表面。

2.根据权利要求1所述的可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管，其特征在于，所述P-型金刚石外延层(2)的掺杂浓度为1×10¹⁵～1×10¹⁶cm^-3；所述P+型金刚石外延层(3)的掺杂浓度为1×10¹⁹～1×10²¹cm^-3。

3.根据权利要求2所述的可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管，其特征在于，所述N型金刚石衬底(1)的掺杂元素为硼，所述P-型金刚石外延层(2)和所述P+型金刚石外延层(3)的掺杂元素均为磷。

4.根据权利要求1所述的可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管，其特征在于，所述N型金刚石衬底(1)的厚度为200～300μm，所述P-型金刚石外延层(2)和所述P+型金刚石外延层(3)的厚度均为1～5μm。

5.根据权利要求1所述的可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管，其特征在于，所述源电极(4)和所述漏电极(5)均采用Au材料，厚度为50～100nm。

6.根据权利要求1所述的可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管，其特征在于，所述源电极(4)和所述漏电极(5)之间的间距为2～10μm。

7.根据权利要求1所述的可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管，其特征在于，所述栅电极(7)采用Al\Au叠层金属，其中，Al金属层位于Au金属层下方，Al金属层的厚度为10～20nm，Au金属层的厚度为40～100nm。

8.根据权利要求1所述的可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管，其特征在于，所述背电极(8)采用Au\Ti叠层金属，其中，Au金属层位于Ti金属层下方，Au金属层的厚度为40～100nm，Ti金属层的厚度为10～20nm。

9.一种可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1至8中任一项所述的可调沟道宽度的金刚石可变阈值场效应晶体管，所述制备方法包括：

S1：获取N型金刚石衬底；

S2：在所述N型金刚石衬底上表面依次生长P-型金刚石外延层和P+型金刚石外延层；

S3：刻蚀所述P+型金刚石外延层，使得仅保留源极区域和漏极区域的P+型金刚石外延层；

S4：在所述源极区域和所述漏极区域的P+型金刚石外延层上分别沉积源电极和漏电极；

S5：在所述P-型金刚石外延层上沉积栅介质层；

S6：在所述栅介质层上方沉积栅电极，使得所述栅电极位于所述源电极与所述漏电极之间；

S7：在所述N型金刚石衬底的下表面沉积背电极。