一种增强型金刚石场效应晶体管的制备方法及器件

本发明涉及半导体，尤其涉及到一种增强型金刚石场效应晶体管的制备方法和一种增强型金刚石场效应晶体管器件。

背景技术：

1、金刚石具有许多优异性能，如禁带宽度大(5.5ev)、击穿场强高(10mv/cm)、热导率高(22w/(cm·k))、高载流子迁移率(电子：4500cm2/(v·s)；空穴：3800cm2/(v·s))等特点，因此在高温、高频、高功率电子器件等领域有很大应用潜力。

2、目前，在金刚石应用于场效应晶体管领域时，一般采用对金刚石表面进行氢终端处理的方式以在金刚石内形成导电沟道，在此方式下，目前的的氢终端金刚石场效应晶体管一般为耗尽型器件(阈值电压为负值，也即为常开型器件)。但是，耗尽型器件会增大应用时驱动电路设计的复杂性，降低其可靠性，且其还会造成不必要的电能损耗，因此，需要增强型的金刚石场效应晶体管器件来满足应用需求。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于解决现有的耗尽型金刚石器件具有的电能损耗较高，且难以满足驱动电路应用需求的问题，提供一种增强型金刚石场效应晶体管的制备方法，以及通过该制备方法制备得到的增强型金刚石场效应晶体管器件。

2、为此，根据第一方面，本发明提供了一种增强型金刚石场效应晶体管的制备方法，包括如下步骤：

3、在本征金刚石层上生长p型掺杂金刚石层；

4、对p型掺杂金刚石层的器件表面进行氢终端处理，以在p型掺杂金刚石层的器件表面形成氢终端导电层；

5、去除栅极位置区域的氢终端导电层，并在栅极位置区域两侧的氢终端导电层上分别淀积源电极和漏电极；

6、在p型掺杂金刚石层上的栅极位置区域淀积栅介质层，并在栅介质层上淀积栅电极。

7、在一种可能的实现方式中，去除栅极位置区域的氢终端导电层，并在栅极位置区域两侧的氢终端导电层上分别淀积源电极和漏电极的步骤，具体包括：

8、在氢终端导电层上淀积一金属结构层；

9、刻蚀去除栅极位置区域的金属结构层；

10、在氧等离子体氛围下去除栅极位置区域的氢终端导电层；

11、刻蚀去除源极位置区域和漏极位置区域以外的金属结构层，完成源电极和漏电极的淀积；源极位置区域和漏极位置区域分别位于栅极位置区域的两侧。

12、在一种可能的实现方式中，在氧等离子体氛围下去除栅极位置区域的氢终端导电层的步骤，具体包括：

13、使用等离子体表面处理机照射栅极位置区域的氢终端导电层。

14、在一种可能的实现方式中，p型掺杂金刚石层为硼掺杂金刚石层。

15、在一种可能的实现方式中，金属结构层为金薄膜层。

16、根据第二方面，本发明还提供了一种增强型金刚石场效应晶体管器件，包括：

17、本征金刚石层；

18、p型掺杂金刚石层，生长于本征金刚石层上；p型掺杂金刚石层的器件表面除栅极位置区域以外均形成有氢终端导电层；

19、源电极和漏电极，分别设置于栅极位置区域两侧的氢终端导电层上；

20、栅介质层，设置于p型掺杂金刚石层上的栅极位置区域；

21、栅电极，设置于栅介质层上。

22、在一种可能的实现方式中，p型掺杂金刚石层为硼掺杂金刚石层。

23、本发明提供的技术方案，具有如下优点：

24、1、本发明提供的增强型金刚石场效应晶体管的制备方法，通过在本征金刚石层上生长具有一定的导电性的p型掺杂金刚石层，再通过对p型掺杂金刚石层的栅极位置区域以外的区域进行氢终端处理(栅极位置区域的氢终端处理为一起进行后去除)，形成导电性更强的氢终端导电层，使得此时的p型掺杂金刚石层具备增强型器件的基础，并最终通过p型掺杂金刚石层上的栅极位置区域淀积栅介质层后，完成栅电极以及源电极和漏电极的淀积，最终实现了增强型金刚石场效应晶体管的制备。

25、同时，由于制备得到的器件中的源下区域和漏下区域在具有导电性相对较弱的p型掺杂金刚石层的基础上，还具有于p型掺杂金刚石层的表面形成的导电性相对较强的氢终端导电层，因而能够使制备得到的器件内的电流密度较高；而由于制备得到的栅下区域仅具有导电性较弱的p型掺杂金刚石层，因而使栅极位置区域的栅介质层仅要求较小的厚度，降低了电流损耗；最终，使得该方法能够制备得到大电流增强型金刚石场效应晶体管器件。

26、2、本发明提供的增强型金刚石场效应晶体管的制备方法，通过设置去除栅极位置区域的氢终端导电层时使用的，用以保护其他区域的氢终端导电层的保护层为金属结构层，并在去除栅极位置区域的氢终端导电层后直接刻蚀金属结构层而形成源电极和漏电极，能够简化该制备方法的流程，减小执行该方法过程中的材料损耗，降低成本。

技术特征：

1.一种增强型金刚石场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的增强型金刚石场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述去除栅极位置区域的所述氢终端导电层，并在所述栅极位置区域两侧的所述氢终端导电层上分别淀积源电极和漏电极的步骤，具体包括：

3.根据权利要求2所述的增强型金刚石场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述在氧等离子体氛围下去除所述栅极位置区域的所述氢终端导电层的步骤，具体包括：

4.根据权利要求1-3任一项所述的增强型金刚石场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述p型掺杂金刚石层为硼掺杂金刚石层。

5.根据权利要求1-3任一项所述的增强型场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述金属结构层为金薄膜层。

6.一种增强型金刚石场效应晶体管器件，其特征包括：

7.根据权利要求6所述的增强型场效应晶体管器件，其特征在于，所述p型掺杂金刚石层为硼掺杂金刚石层。

技术总结
本发明公开了一种增强型金刚石场效应晶体管的制备方法及器件，其中的方法包括如下步骤：在本征金刚石层上生长p型掺杂金刚石层；对p型掺杂金刚石层的器件表面进行氢终端处理，以在p型掺杂金刚石层的器件表面形成氢终端导电层；去除栅极位置区域的氢终端导电层，并在栅极位置区域两侧的氢终端导电层上分别淀积源电极和漏电极；在p型掺杂金刚石层上的栅极位置区域生长栅介质层，并在栅介质层上淀积栅电极。本发明中的方法，能够制备得到大电流增强型金刚石场效应晶体管器件。

技术研发人员：陈军飞,李逸江,任泽阳,苏凯,孟金涛,朱潦亮,王东,吴勇,陈兴,许琦辉,丁森川,李俊鹏,黄思源,费一帆,马源辰,何琦,张金风
受保护的技术使用者：西安电子科技大学芜湖研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13