[发明专利]一种氮化铟（InN）基场效应晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，特别涉及一种氮化铟基场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

在Ⅲ族氮化物半导体材料中，氮化铟（InN）拥有最小的禁带宽度和电子质量，同时，氮化铟具有最高的电子迁移率和电子饱和速率，其优异的电子传输特性使得氮化铟在高速电子器件应用有着巨大的潜力。

长久以来，氮化铟晶体质量严重影响材料的电子传输特性，基于氮化铟材料的半导体器件鲜有报道。由于自然界不存在氮化铟块材料，人们普遍采用异质外延生长的方法来制备氮化铟晶体。由于氮化铟本身较低的分解温度和缺乏合适的外延衬底，其晶体制备和半导体器件技术进展缓慢。

近年来，采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）的方法在蓝宝石（Al₂O₃）、氮化镓（GaN）和氮化铝（AlN）等衬底上制备出氮化铟外延薄膜。这使得人们制备基于氮化铟异质结的半导体器件成为可能。但是上述方法中衬底材料仍存在缺点，衬底材料晶格常数与氮化铟晶格常数存在较大差异。衬底与外延的晶格失配越大，制备的氮化铟薄膜中的穿透位错密度将会急剧上升，导致氮化铟薄膜电子迁移率下降，晶体质量变差，最终将严重影响半导体器件的性能。

发明内容

鉴于上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于氮化铟材料的场效应晶体管及制备方法。

为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：一种氮化铟（InN）基场效应晶体管，包括衬底，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。

一种氮化铟（InN）基场效应晶体管的制备方法，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；