[发明专利]一种氮化铟（InN）基场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种氮化铟（InN）基场效应晶体管，包括衬底，其特征在于：所述的衬底为将氧化锆掺杂钇后形成的萤石结构，氧化锆衬底包括取向为（111）或（110）或（112）或（113）稳定的表面，在氧化锆衬底上层叠有氮化铟层，氮化铟层表面中部层叠有绝缘介质层，两端层叠有源极和漏极，绝缘介质层上层叠有栅极，所述氮化铟层是铟极性氮化铟或氮极性氮化铟或半极性氮化铟，所述绝缘介质层是氧化铪或氮化硅或氧化铝，电极采用Ti或Ni或Al或Cu或Au或上述金属的组合。

2.一种氮化铟（InN）基场效应晶体管的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A：氮化铟/氧化锆异质结结构的制备，在氧化锆基板上制备氮化铟外延层；

B：氮化铟外延层图形化加工：

图形化工艺为：采用干刻蚀的方式，采用ICP工艺将主动区以外的氮化铟外延层刻蚀干净，包括光刻和刻蚀，通过匀胶，烘胶，曝光和显影，对氮化铟表面进行光刻，光刻完成之后，用光刻胶作为掩模，采用刻蚀的方式，将未覆盖光刻胶的薄膜进行刻蚀，最后用丙酮去除光刻胶，完成图形化加工；

C：在氮化铟外延层上电极和绝缘质层的制备：

C1：对氮化铟外延层表面进行处理，将基板放入盐酸溶液中浸泡，去除表面生长时残留的金属铟，得到清洁的氮化铟表面；

C2：然后，制备金属和氮化铟层之间的欧姆接触，采用电子束蒸镀和剥离工艺在氮化铟表面两个区域分别制作多层金属形成欧姆接触；

C3：金属和氮化铟层之间的欧姆接触制作完成后在800℃-900℃进行45秒快速退火处理；

C4：在氮化铟层表面源极和漏极之间制备绝缘质层；

D：绝缘质层上制备场效应晶体管的栅极，在绝缘质量层表面制作器件的栅极。

3.根据权利要求2所述的一种氮化铟（InN）基场效应晶体管的制备方法，其特征在于：步骤A氮化铟/氧化锆异质结结构的制备时采用等离子辅助脉冲激光沉积系统（PLD）制备InN外延层，制作工艺如下：首先，将钇掺杂原子均匀的氧化锆衬底进行清洁处理，在1200℃-1300℃空气气氛下进行退火处理4.5-6小时；将退火处理后氧化锆基板放入超高真空的脉冲激光沉积系统腔体之中，腔内压强小于5×10^-8Pa，腔内安装有超高纯度In金属靶材；打开加热器对氧化锆基板加热，加热至400-600℃，对氧化锆基板进行遮挡保护，同时在腔体内通入高纯氮气，使气压升高并维持在1×10-3Pa，同时打开高频等离子体发生器，通过等离子体激发氮原子，使其具有较高的能量，同时打开激光器，使用30Hz的KrF脉冲激光，激光的波长248nm，功率采用3焦耳/平方厘米，对In金属靶材进行溶解，待各项参数稳定后，去掉氧化锆基板的遮挡保护，脉冲激光激发的铟原子与等离子激发的氮原子在氧化锆基板表面结合成为氮化铟薄膜，待达到要求薄膜厚度后，调节遮挡板，结束薄膜生长,关闭激光器，关闭等离子体发生器，关闭加热器，逐级关闭各类真空泵，等待气压恢复到大气压后，打开腔体，取出氧化锆基板。

4.根据权利要求2所述的一种氮化铟（InN）基场效应晶体管的制备方法，其特征在于：步骤A氮化铟/氧化锆异质结结构的制备时采用采用射频等离子体辅助分子束外延（RF-MBE）系统制备InN外延层，制作工艺如下：首先，将掺杂原子均匀的氧化锆衬底进行清洁处理，在1200℃-1300℃空气气氛下进行退火处理4.5-6小时；再将退火处理后氧化锆基板放入超高真空的MBE腔体之中，腔内压强小于5×10^-8Pa，打开加热器对氧化锆基板加热，加热至400-600℃，对氧化锆基板进行遮挡保护，同时打开高频等离子体发生器，功率设定在300W，调整In束流并使腔内气压稳定维持在1×10^-4Pa，通过调节氮气流量来实现In和N的比例；去掉氧化锆基板的遮挡保护，进行薄膜外延生长；待达到要求薄膜厚度后，调节遮挡板，结束薄膜生长；关闭In束源，关闭等离子体发生器，关闭氮气，关闭加热器，逐级关闭各类真空泵，等待气压恢复到大气压后，打开腔体，取出氧化锆基板。