[发明专利]基于WO3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WO₃栅介质的金刚石场效应晶体管，自下而上包括金刚石衬底(1)、氢终端表面(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)的两侧分别设有源电极(5)和漏电极(6)，栅电极(4)、源电极(5)和漏电极(6)的表面覆盖有钝化层(7)，钝化层(7)与栅电极(4)、源电极(5)和漏电极(6)的键合处分别设有通孔(8)，其特征在于：

栅介质层(3)采用厚度为10～40nm的WO₃材料；

钝化层(7)采用30～100nm的WO₃材料。

2.根据权利要求1所述的晶体管，其中金刚石衬底(1)采用化学气相淀积CVD方法制备的单晶或多晶金刚石。

3.根据权利要求1所述的晶体管，其中栅电极(4)采用厚度为80～180nm的金属Al。

4.根据权利要求1所述的晶体管，其中源电极(5)、漏电极(6)采用厚度为80～180nm的金属Au。

5.一种基于WO₃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)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或原子基团形成吸附层；

2)在氢终端表面上热蒸发淀积一层80～180nm厚的金膜，以与氢终端表面形成欧姆接触，同时保护氢终端表面；

3)制作器件的隔离区：

在金膜上旋涂光刻胶，利用光刻机进行曝光，做出隔离区图案，再通过湿法腐蚀工艺，用KI/I₂溶液将隔离区中的金膜腐蚀掉，暴露出氢终端表面；

把腐蚀后的样品置于氧等离子体中，使暴露出的氢终端表面转化为高阻的氧终端表面，形成器件的隔离区，再去除残余的光刻胶；

4)旋涂光刻胶，在保留的金膜上方通过光刻工艺做出栅窗口图形；

5)以KI/I₂溶液作为腐蚀溶液，用湿法腐蚀的方法腐蚀掉栅窗口下方的Au，将两侧剩余的Au作为器件的源极和漏极。

6)在栅窗口处淀积一层10～40nm厚的WO₃作为器件的栅介质层；

7)利用热蒸发技术先在栅介质层上淀积一层80～180nm厚的铝膜，再经过剥离工艺，获得栅介质和Al形成的复合栅电极结构；

8)在步骤7)完成后的结构表面利用热蒸发淀积一层30～100nm厚的WO₃，将源、漏和栅极完全覆盖，作为钝化层；

9)在步骤8)完成后的结构表面旋涂光刻胶，通过光刻工艺在源、栅、漏电极上方形成通孔图形，再刻蚀掉通孔图形下方的WO₃钝化层，获得暴露出源、漏、栅电极金属的电极通孔；

10)在步骤9)完成后的结构表面淀积金属Au，再通过剥离得到加厚电极，完成器件的制备。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤2)中制备氢终端表面的工艺条件为：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。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤4)、5)和10)中的光刻工艺采用接触式光刻。

8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤7)中的WO₃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。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤3)中去除残余的光刻胶采用丙酮浸泡5～15分钟后，超声1分钟去除光刻胶的方法。