垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管及制备方法与流程

文档序号:22036816发布日期:2020-08-28 17:34阅读:来源:国知局

技术特征:

1.垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

在高浓度重掺杂p型金刚石衬底的正面生长低浓度轻掺杂p型金刚石外延层,作为缓冲层;在所述缓冲层的上表面生长高浓度重掺杂p型金刚石外延层;

光刻源区图形,刻蚀出柱状源区和栅区,其中,有源区在所述柱状源区的顶部,栅区在所述柱状源区的侧壁;

在所述柱状源区的顶部光刻出源区图形窗口,淀积源极金属,形成源电极,在所述高浓度重掺杂p型金刚石衬底的背面淀积漏极金属,形成漏电极,经过退火形成源极欧姆接触和漏极欧姆接触;

在所述柱状源区的顶部、侧壁及周围沉积栅介质,其中所述栅介质覆盖所述源电极的表面;

在所述栅介质上光刻出栅形貌,剥离形成栅电极;

淀积钝化保护层;

光刻制作电极图形。

2.如权利要求1所述的垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管的制备方法,其特征在于,所述在高浓度重掺杂p型金刚石衬底的正面生长低浓度轻掺杂p型金刚石外延层,作为缓冲层,在所述缓冲层的上表面生长高浓度重掺杂p型金刚石外延层,具体包括:

所述低浓度轻掺杂p型金刚石外延层的厚度为1nm-100μm;

所述高浓度重掺杂p型金刚石外延层的厚度为1nm-10μm;

其中,所述轻掺杂的浓度为1×1014cm-3至1×1017cm-3,所述重掺杂的浓度为1×1018cm-3至1×1022cm-3

3.如权利要求1所述的垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管的制备方法,其特征在于,所述光刻源区图形,刻蚀出柱状源区和栅区,其中,有源区在所述柱状源区的顶部,栅区在所述柱状源区的侧壁,具体包括:

采用干法刻蚀,刻蚀深至所述缓冲层;

所述柱状源区为圆柱体。

4.如权利要求1所述的垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管的制备方法,其特征在于,所述在所述柱状源区的顶部光刻出源区图形窗口,淀积源极金属,形成源电极;在所述高浓度重掺杂p型金刚石衬底的背面淀积漏极金属,形成漏电极,经过退火形成源极欧姆接触和漏极欧姆接触,具体包括:

通过电子束蒸发分别淀积源极金属和漏极金属;

所述源电极和所述漏电极采用ti、pt、au、ir中的一种或者多种的组合,经过高温合金退火后形成。

5.如权利要求1所述的垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管的制备方法,其特征在于,所述在所述柱状源区的顶部、侧壁及周围沉积栅介质,其中所述栅介质覆盖所述源电极的表面,具体包括:

所述栅介质包括al2o3、sinx、sio2、tio2、moo3、aln中的一种或多种;厚度为5nm-500nm。

6.如权利要求1所述的垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管的制备方法,其特征在于,在所述栅介质上光刻出栅形貌,剥离形成栅电极,具体包括:

所述栅电极为al、ni、ti、au中的一种或者多种组合。

7.如权利要求6所述的垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管的制备方法,其特征在于,所述栅电极覆盖所述柱状源区的四周,并向上延伸至所述柱状源区的侧壁。

8.如权利要求1所述的垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管的制备方法,其特征在于,所述钝化保护层包括al2o3、sinx、sio2、tio2、moo3、aln中的一种或多种;厚度为5nm-20μm。

9.如权利要求1所述的垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管的制备方法,其特征在于,所述光刻制作电极图形,具体包括:

通过干法刻蚀或者湿法刻蚀腐蚀出所述电极图形,并对所述电极图形进行加厚处理。

10.垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管,其特征在于,包括高浓度重掺杂p型金刚石衬底、低浓度轻掺杂p型金刚石外延层、高浓度重掺杂p型金刚石外延层、源电极、栅电极、漏电极、栅介质;

所述低浓度轻掺杂p型金刚石外延层生长在所述高浓度重掺杂p型金刚石衬底的正面,所述漏电极生长在所述高浓度重掺杂p型金刚石衬底的背面;

所述高浓度重掺杂p型金刚石外延层生长在所述低浓度轻掺杂p型金刚石外延层的上表面,所述源电极生长在所述高浓度重掺杂p型金刚石外延层的上表面,所述栅介质覆盖所述低浓度轻掺杂p型金刚石外延层的表面及所述源电极的表面,所述栅电极生长在所述栅介质上。


技术总结
本发明提供了一种垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管及制备方法,属于半导体技术领域,包括:在高浓度重掺杂P型金刚石衬底的正面生长低浓度轻掺杂p型金刚石外延层;在缓冲层的上表面生长高浓度重掺杂p型金刚石外延层;光刻源区图形,刻蚀出柱状源区和栅区;在柱状源区的顶部形成源电极,在高浓度重掺杂P型金刚石衬底的背面形成漏电极,经过退火形成源极欧姆接触和漏极欧姆接触;在柱状源区的顶部、侧壁及周围沉积栅介质;在栅介质上形成栅电极;淀积钝化保护层;光刻制作电极图形。本发明提供的垂直结构金刚石基金氧半场效晶体管,具有很好的击穿电压和极佳的导热性,可以有效减小散热成本及体积,扩大了金刚石材料在金氧半导体上的应用。

技术研发人员:周闯杰;蔚翠;何泽召;郭建超;高学栋;刘庆彬;张雄文;冯志红
受保护的技术使用者:中国电子科技集团公司第十三研究所
技术研发日:2020.05.09
技术公布日:2020.08.28
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