[发明专利]异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管及制造方法

权利要求书

1.一种异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管，其特征在于，包括：3C-SiC漏区、3C-SiC源区、3C-SiC沟道区、肖特基接触栅电极、4H-SiC衬底、漏极、源极、SiN隔离层；

所述3C-SiC漏区、3C-SiC源区、3C-SiC沟道区形成于位于所述4H-SiC衬底的3C-SiC外延层上；所述3C-SiC漏区、3C-SiC源区和3C-SiC沟道区的深度与所述3C-SiC外延层的厚度相同；所述源极位于所述3C-SiC源区上，所述肖特基接触栅电极位于所述3C-SiC沟道区上，所述漏极位于所述3C-SiC漏区上；所述SiN隔离层位于源极和肖特基接触栅电极，以及肖特基接触栅电极和漏极之间；所述3C-SiC漏区和3C-SiC源区由三次或四次氮离子选择性离子注入形成。

2.根据权利要求1所述的异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管，其特征在于，所述3C-SiC漏区的材料是N型掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3-1×10²⁰cm^-3的具有缺陷的3C-SiC材料，厚度为0.5μm。

3.根据权利要求1所述的异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管，其特征在于，所述3C-SiC源区的材料是N型掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3-1×10²⁰cm^-3的具有缺陷的3C-SiC材料，厚度为0.5μm。

4.根据权利要求1所述的异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管，其特征在于，所述3C-SiC沟道区由N型掺杂浓度为1×10¹⁵-1×10¹⁷cm^-3外延层构成。

5.根据权利要求1所述的异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管，其特征在于，所述肖特基接触栅电极是由淀积形成的厚度为300nm的Ni肖特基接触栅电极。

6.根据权利要求1所述的异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管，其特征在于，所述4H-SiC衬底为N型掺杂浓度为1×10¹⁴cm^-3的4H-SiC材料。

7.一种异质结高电子迁移率自旋场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

步骤1，依次使用丙酮、无水乙醇和去离子水对4H-SiC衬底进行超声清洗；

步骤2，在4H-SiC衬底上化学气相沉积厚度为0.5μm轻掺杂的3C-SiC外延层，掺杂浓度为1×10¹⁵-1×10¹⁷cm^-3；反应温度为1570℃，压强为100mbar，反应气体采用硅烷和丙烷，载运气体采用纯氢气，杂质源采用气态氮气；

步骤3，将氮离子四次选择性注入形成漏区和源区；所述源区和漏区的深度与所述外延层相等；

步骤4，对整个碳化硅外延层进行涂胶、显影，在源区和漏区上方形成欧姆接触区域，淀积300nm的Ni金属，之后通过超声波剥离使其形成源极和漏极金属层；在1100℃的氩气气氛中，对整个样品退火3分钟，形成源、漏欧姆接触电极；

步骤5，利用等离子体增强化学气相淀积法在外延层上方淀积200nm厚的SiN层，之后使用光刻及CF₄等离子体刻蚀出1μm的栅区；

步骤6，利用磁控溅射的方法在3C-SiC沟道表面溅射金属300nm金属Ni作为肖特基接触栅电极，然后在氩气气氛中快速退火处理。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述步骤3具体包括：

步骤31，在碳化硅外延层上淀积一层厚度为1μm的Al作为漏区和源区离子注入的阻挡层，通过光刻和刻蚀形成漏区和源区注入区；

步骤32，在500℃的温度下对碳化硅外延层进行四次氮离子注入，先后采用200keV、140keV、100keV和65keV的注入能量，注入到碳化硅外延层，形成深度为0.5μm，掺杂浓度为1×10¹⁷cm^-3～1×10²⁰cm^-3的漏区和源区；

步骤33，采用磷酸去除碳化硅外延层上的Al；

步骤34，采用RCA清洗标准对碳化硅外延层表面进行清洗，烘干后制作C膜保护；然后在850℃氩气氛围中进行离子激活退火10min。