申請(qǐng)?zhí)枺?01710331449.X
       申請(qǐng)人：西安交通大學(xué)
       發(fā)明人：王宏興 王艷豐 王瑋 常曉慧 張景文 卜忍安 侯洵

       摘要： 本發(fā)明公開(kāi)了一種金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法；該場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包含金剛石襯底、背柵極、源極、柵引出電極、漏極和單晶金剛石外延薄膜；金剛石襯底上設(shè)有背柵極，背柵極上設(shè)有柵引出電極；金剛石襯底的上表面覆蓋一層單晶金剛石外延薄膜，單晶金剛石外延薄膜將背柵極包裹于其中，柵引出電極的上部伸出單晶金剛石外延薄膜的頂部；單晶金剛石外延薄膜上還設(shè)有源極和漏極。本發(fā)明采用背柵型設(shè)計(jì)，將導(dǎo)電部分全部裸露出來(lái)，這樣即使在長(zhǎng)期使用或是高溫過(guò)沖條件下造成氫終端導(dǎo)電溝道退化甚至失效的情況下，可以將器件置于氫等離子體環(huán)境中，使得導(dǎo)電溝道表面區(qū)域得到重新氫化，恢復(fù)導(dǎo)電性能，實(shí)現(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的重復(fù)使用。        主權(quán)利要求：1.金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，包含金剛石襯底(1)、背柵極(2)、源極(3)、柵引出電極(4)、漏極(5)和單晶金剛石外延薄膜(6)；金剛石襯底(1)上設(shè)有背柵極(2)，背柵極(2)上設(shè)有柵引出電極(4)；金剛石襯底(1)的上表面覆蓋一層單晶金剛石外延薄膜(6)，單晶金剛石外延薄膜(6)將背柵極(2)包裹于其中，柵引出電極(4)的上部伸出單晶金剛石外延薄膜(6)的頂部；單晶金剛石外延薄膜(6)上還設(shè)有源極(3)和漏極(5)。
       2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，源極(3)和漏極(5)分別位于未露出單晶金剛石外延薄膜(6)的背柵極(2)的兩側(cè)，源極(3)和漏極(5)間距大于背電極(2)的寬度；源極(3)和漏極(5)的范圍小于或等于未露出的背柵極(2)范圍。
       3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，源極(3)和漏極(5)設(shè)置于氫化的單晶金剛石外延薄膜(6)上，并與氫化的單晶金剛石外延薄膜(6)形成歐姆接觸。
       4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，單晶金剛石外延薄膜(6)表面上源極(3)、漏極(5)及源極(3)和漏極(5)之間部分以外的區(qū)域經(jīng)過(guò)電學(xué)隔離處理。
       5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，背柵極(2)厚度為0.001-1μm；源極(3)和漏極(5)厚度為0.07-1μm；單晶金剛石外延薄膜(6)為本征金剛石材料；單晶金剛石外延薄膜(6)在背柵極上面部分的厚度高出背柵極(2)0.001-5μm，電阻率大于100MΩ·cm，均方根表面粗糙度小于0.5nm，拉曼半峰寬小于5cm-1，X射線(xiàn)衍射半峰寬小于0.05°。
       6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，金剛石襯底(1)為本征金剛石材料，均方根表面粗糙度小于0.5nm，拉曼半峰寬小于6cm-1，X射線(xiàn)衍射半峰寬小于0.1°。
       7.金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
       1)、對(duì)金剛石襯底(1)進(jìn)行酸堿處理，并吹干；
       2)、在金剛石襯底(1)表面形成背柵極(2)；
       3)、在金剛石襯底(1)和背柵極(2)上外延得到單晶金剛石外延薄膜(6)；
       4)、利用刻蝕技術(shù)對(duì)部分背柵極(2)正上面的單晶金剛石外延薄膜(6)進(jìn)行刻蝕，直到露出該部分背柵極(2)；
       5)、在露出的背柵極(2)部分形成引出柵引出電極(4)；
       6)、對(duì)單晶金剛石外延薄膜(6)進(jìn)行氫化處理，在其表面下得到二維空穴氣，并對(duì)氫化后的單晶金剛石外延薄膜(6)清洗；
       7)、在單晶金剛石外延薄膜(6)表面形成源極(3)和漏極(5)；源極(3)和漏極(5)間距大于背電極(2)的寬度；源極(3)和漏極(5)分別位于未露出的背柵極(2)的兩側(cè)；源極(3)和漏極(5)的范圍小于或等于未露出的背柵極(2)范圍；
       8)、遮蓋單晶金剛石外延薄膜(6)表面上源極(3)、漏極(5)及源極(3)和漏極(5)之間部分，并對(duì)未遮蓋部分進(jìn)行電學(xué)隔離，然后清洗，得到金剛石基背柵型場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
       8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟6)中氫化處理是在單晶金剛石外延薄膜表面下得到二維空穴氣層；其載流子濃度為2×1011-2×1015cm2，遷移率為20-200cm2/V·s，方塊電阻小于20KΩ/□。
       9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的金剛石基背柵型氫終端場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，步驟8)中的電學(xué)隔離是對(duì)單晶金剛石外延薄膜(6)裸露表面處理，并使其電阻率大于100MΩ·cm。