[发明专利]基于MoO3/Al2O3双层栅介质的金刚石场效应晶体管及制作方法

权利要求书

1.一种基于MoO₃/Al₂O₃双层栅介质的金刚石金属氧化物半导体场效应晶体管，自下而上包括金刚石衬底(1)、吸附层(2)和栅介质层(3)，栅介质层(3)的上面是栅电极(4)，栅介质层(3)的两侧设有源漏电极(5)，栅电极(4)和源漏电极(5)的表面覆盖有钝化层(6)，钝化层(6)与栅电极(4)和源漏电极(5)的键合处分别设有通孔(7)，其特征在于：

栅介质层(3)采用MoO₃/Al₂O₃双层栅介质，

钝化层(6)采用MoO₃材料。

2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，衬底(1)采用单晶或者多晶金刚石。

3.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，栅介质层(3)中的MoO₃层厚度为5～40nm，Al₂O₃层厚度为5～50nm。

4.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，栅电极(4)采用厚度为80～180nm金属Al。

5.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，源漏电极(5)采用厚度为80～180nm的金属Au。

6.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，钝化层(6)采用厚度为30～100nm的过渡金属氧化物MoO₃。

7.一种基于MoO₃/Al₂O₃双层栅介质的金刚石场效应晶体管的制造方法，包括如下步骤：

1)采用微波等离子体化学气相沉积MPCVD方法生长出的单晶或多晶金刚石作为器件的衬底；

2)在800～950℃温度下，将金刚石衬底置于氢等离子中5～30min，使金刚石表面形成氢终端，氢终端表面吸附空气中的活性物质形成吸附层；

3)在氢终端表面热蒸发淀积上一层80～180nm厚的金膜，以与氢终端表面形成欧姆接触；

4)光刻出隔离区图形，利用KI/I₂溶液腐蚀掉隔离区中的金膜暴露出氢终端表面，再将样品置于低功率氧等离子体中，使暴露出的氢终端表面转换为高阻氧终端表面，形成器件的隔离区；

5)在保留的金膜上旋涂光刻胶，然后光刻出栅窗口图形；

6)用湿法腐蚀的方法腐蚀掉栅窗口下方的金膜，将两侧剩余的Au作为器件的源极和漏极；

7)在栅窗口处依次淀积一层5～40nm厚的MoO₃介质和一层5～50nm厚的Al₂O₃作为器件的栅介质层；

8)利用金属蒸发在栅介质层上沉积一层80～180nm厚的铝膜，然后经过剥离工艺，获得双层栅介质和Al形成的复合栅电极结构；

9)在步骤8)完成后的结构表面利用热蒸发淀积一层30～100nm厚的MoO₃，将源、漏和栅极完全覆盖，作为钝化层；

10)在步骤9)完成后的结构表面涂胶光刻，在源、栅、漏电极上方形成通孔图形，再刻蚀掉通孔图形下方的MoO₃钝化层，获得暴露出源、漏、栅电极金属的电极通孔；

11)在步骤10)完成后的结构表面淀积金属Au，然后剥离得到加厚电极，完成器件的制备。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤2)中制备氢终端表面的工艺为：反应室温度为800-950℃，压强为80-150mbar，微波功率为1.5-2.5kw，反应时间为5-30min。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤5)和步骤9)中的光刻工艺采用接触式光刻。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤7)中的MoO₃介质层通过真空热蒸发或电子束蒸发或原子层外延ALD方法制备得到；Al₂O₃介质层通过低温ALD方法或溅射或先淀积Al膜再热氧化的方法制备得到。