一种基于金刚石的横向JFET器件及其制造方法与流程

一种基于金刚石的横向jfet器件及其制造方法
技术领域
1.本申请具体涉及一种基于金刚石的横向jfet器件及其制造方法。


背景技术：

2.金刚石器件因其优越的物理特性，广泛受到人们的关注和研究。被誉为超宽禁带半导体的卓越代表，有着很多的其他材料难以企及的特性。然而其研究还处于初级阶段，器件设计指标不明确，而现有的器件的耐压特性有待提高。


技术实现要素：

3.本申请的主要目的在于提供一种耐压特性好的基于金刚石的横向jfet器件。
4.为实现前述发明目的，本申请采用的技术方案包括：一种基于金刚石的横向jfet器件，它由下至上依次包括由金刚石形成的体电极、衬底，形成于所述衬底上端面上且位于其上端面中间段的沟道区、分别形成于所述衬底上端面上且位于其上端面两端部的源极和漏极、分别形成于所述源极和所述漏极上的源电极和漏电极、形成于所述沟道区上端面上且位于所述源电极和所述漏电极之间并与所述源电极和所述漏电极相离的栅极。
5.另一种优化方案，所述体电极的厚度为100～300μm。
6.另一种优化方案，所述源极、所述漏极和所述沟道区厚度为500～1000μm。
7.另一种优化方案，所述沟道区长度为300～800μm。
8.本发明还提供了一种制造基于金刚石的横向jfet器件的方法，其包括以下步骤：
9.步骤一、在金刚石衬底下方淀积体电极；
10.步骤二、在金刚石衬底上方淀积源极、漏极和沟道区；
11.步骤三、在沟道区、源极和漏极上方，化学气相淀积第一阻挡层，第一阻挡层上涂抹光刻胶，通过对光刻胶的左右两端部的部分曝光，利用光刻溶液去除曝光处光刻胶进而刻蚀第一阻挡层，形成第一通孔，通过通孔区域对源极和漏极进行淀积，形成源电极7和漏电极8；
12.步骤四、在沟道区和源极漏极上方，化学气相淀积第二阻挡层，第二阻挡层上涂抹光刻胶，通过对光刻胶的中间部分曝光，利用光刻溶液去除曝光处光刻胶进而刻蚀第二阻挡层，形成第二通孔，通过通孔区域对栅极p+区进行淀积，形成栅电极。
13.另一种优化方案，步骤一中，采用掺杂浓度为2*10^16cm-3
～4*10^16cm-3
的金刚石衬底。
14.另一种优化方案，步骤一中，体电极采用物理气相淀积，靶材为掺杂浓度4*10^16cm-3
～6*10^16cm-3
的金刚石，淀积厚度为100～300μm。
15.另一种优化方案，步骤二中，所述源极、所述漏极和所述沟道区的淀积方式为物理气相淀积，靶材为掺杂浓度为1*10^16cm-3
～5*10^16cm-3
的金刚石，淀积厚度为500～1000μm。
16.另一种优化方案，步骤三中，源电极和漏电极淀积掺杂浓度相等，掺杂浓度为5*10
^18cm-3
～8*10^18cm-3
。
17.另一种优化方案，步骤四中，栅极淀积掺杂浓度为5*10^18cm-3
～8*10^18cm-3
。
18.本申请与现有技术相比具有以下优点：通过对沟道长度的设计，可以应用在300-500v电源系统中，与航天电源系统相匹配；该器件为耗尽型器件，在零电位时器件常开，栅极加负压时才能实现器件的关断；该器件仅对沟道区的宽度进行设计要求，满足器件耐压特性，器件的结构很简单，有易制作的特性；其不同区掺杂类型n和p互换的话可以制造对称的n型和p型器件。
附图说明
19.图1本发明的制造流程图。
具体实施方式
20.参照图1所示，基于金刚石的横向jfet器件由下至上依次包括由金刚石形成的体电极1、衬底2，形成于所述衬底2上端面上且位于其上端面中间段的沟道区5、分别形成于所述衬底上端面上且位于其上端面两端部的源极3和漏极4、分别形成于所述源极和所述漏极上的源电极7和漏电极8、形成于所述沟道区上端面上且位于所述源电极和所述漏电极之间并与所述源电极和所述漏电极相离的栅极0。所述体电极的厚度为100～300μm。所述源极、所述漏极和所述沟道区厚度为500～1000μm。所述沟道区长度为300～800μm。
21.制造基于金刚石的横向jfet器件的方法，其包括以下步骤：
22.步骤一、在金刚石衬底下方淀积体电极，采用掺杂浓度为2*10^16cm-3
～4*10^16cm-3
的金刚石衬底，体电极采用物理气相淀积，靶材为掺杂浓度4*10^16cm-3
～6*10^16cm-3
的金刚石，淀积厚度为100～300μm；
23.步骤二、在金刚石衬底上方淀积源极、漏极和沟道区，所述源极、所述漏极和所述沟道区的淀积方式为物理气相淀积，靶材为掺杂浓度为1*10^16cm-3
～5*10^16cm-3
的金刚石，淀积厚度为500～1000μm；
24.步骤三、在沟道区、源极和漏极上方，化学气相淀积第一阻挡层6，第一阻挡层上涂抹光刻胶，通过对光刻胶的左右两端部的部分曝光，利用光刻溶液去除曝光处光刻胶进而刻蚀第一阻挡层，形成第一通孔61，通过通孔区域对源极和漏极进行淀积，形成源电极7和漏电极8，源电极和漏电极淀积掺杂浓度相等，掺杂浓度为5*10^18cm-3
～8*10^18cm-3
；
25.步骤四、在沟道区和源极漏极上方，化学气相淀积第二阻挡层9，第二阻挡层上涂抹光刻胶，通过对光刻胶的中间部分曝光，利用光刻溶液去除曝光处光刻胶进而刻蚀第二阻挡层，形成第二通孔91，通过通孔区域对栅极p+区进行淀积，形成栅电极；栅极淀积掺杂浓度为5*10^18cm-3
～8*10^18cm-3
。
26.上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。


技术特征：
1.一种基于金刚石的横向jfet器件，其特征在于：它由下至上依次包括由金刚石形成的体电极、衬底，形成于所述衬底上端面上且位于其上端面中间段的沟道区、分别形成于所述衬底上端面上且位于其上端面两端部的源极和漏极、分别形成于所述源极和所述漏极上的源电极和漏电极、形成于所述沟道区上端面上且位于所述源电极和所述漏电极之间并与所述源电极和所述漏电极相离的栅极。2.根据权利要求1所述的基于金刚石的横向jfet器件，其特征在于，所述体电极的厚度为100～300μm。3.根据权利要求1所述的基于金刚石的横向jfet器件，其特征在于，所述源极、所述漏极和所述沟道区厚度为500～1000μm。4.根据权利要求1所述基于金刚石的横向jfet器件，其特征在于，所述沟道区长度为300～800μm。5.一种制造权利要求1-4中任一所述基于金刚石的横向jfet器件的方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一、在金刚石衬底下方淀积体电极；步骤二、在金刚石衬底上方淀积源极、漏极和沟道区；步骤三、在沟道区、源极和漏极上方，化学气相淀积第一阻挡层，第一阻挡层上涂抹光刻胶，通过对光刻胶的左右两端部的部分曝光，利用光刻溶液去除曝光处光刻胶进而刻蚀第一阻挡层，形成第一通孔，通过通孔区域对源极和漏极进行淀积，形成源电极7和漏电极8；步骤四、在沟道区和源极漏极上方，化学气相淀积第二阻挡层，第二阻挡层上涂抹光刻胶，通过对光刻胶的中间部分曝光，利用光刻溶液去除曝光处光刻胶进而刻蚀第二阻挡层，形成第二通孔，通过通孔区域对栅极p+区进行淀积，形成栅电极。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤一中，采用掺杂浓度为2*10^16cm-3
～4*10^16cm-3
的金刚石衬底。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤一中，体电极采用物理气相淀积，靶材为掺杂浓度4*10^16cm-3
～6*10^16cm-3
的金刚石，淀积厚度为100～300μm。8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤二中，所述源极、所述漏极和所述沟道区的淀积方式为物理气相淀积，靶材为掺杂浓度为1*10^16cm-3
～5*10^16cm-3
的金刚石，淀积厚度为500～1000μm。9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤三中，源电极和漏电极淀积掺杂浓度相等，掺杂浓度为5*10^18cm-3
～8*10^18cm-3
。10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤四中，栅极淀积掺杂浓度为5*10^18cm-3
～8*10^18cm-3
。

技术总结
本发明公开了一种基于金刚石的横向JFET器件及其制造方法，它由下至上依次包括由金刚石形成的体电极、衬底，形成于所述衬底上端面上且位于其上端面中间段的沟道区、分别形成于所述衬底上端面上且位于其上端面两端部的源极和漏极、分别形成于所述源极和所述漏极上的源电极和漏电极、形成于所述沟道区上端面上且位于所述源电极和所述漏电极之间并与所述源电极和所述漏电极相离的栅极。该器件仅对沟道区的宽度进行设计要求，满足器件耐压特性，器件的结构很简单，有易制作的特性；其不同区掺杂类型n和p互换的话可以制造对称的n型和p型器件。器件。器件。


技术研发人员：马中发
受保护的技术使用者：中科苏州微电子产业技术研究院
技术研发日：2022.09.30
技术公布日：2023/3/21