[发明专利]n型掺杂金刚石场板结构的场效应晶体管

说明书

本发明公开了n型掺杂金刚石场板结构的场效应晶体管，包括金刚石衬底，金刚石衬底上铺设有由n型掺杂单晶金刚石外延薄膜形成的台面，台面上沉积有两个条形的介质层，沿各介质层和台面的外沿分别铺设有漏极和源极，在两个介质层之间铺设有栅极，介质层、漏极、源极和栅极形成场板结构，源极、漏极和栅极上分别沉积有源引出电极、漏引出电极和栅引出电极，源引出电极、漏引出电极和栅引出电极之间通过钝化层相互完全分隔；本发明在金刚石MESFET的源栅漏电极边缘引入场板结构，有效的降低了电场集中效应，增大了器件的耐压特性，有效减弱器件源、栅、漏边缘的电场集中现象，提高了器件击穿电压性能。

【技术领域】

本发明属于半导体器件领域，尤其涉及n型掺杂金刚石场板结构的场效应晶体管。

【背景技术】

金刚石作为超宽禁带半导体材料的代表之一，在热、电、声、光、机械等方面具有其他半导体材料不可比拟的优异性能。在热学方面，金刚石热导率高、热熔小、尤其是高温时的散热效能更为显著，是散热极好的热沉材料，近年来，高热导金刚石薄膜制备技术的发展，使金刚石热沉积在大功率激光器、微波器件和集成电路上的应用变成现实；在声学领域，金刚石具有低的密度和高的弹性模量，这些特点使得金刚石可以作为高保真扬声器高音单元的振膜，从而生产出高档音响扬声器，以及声表面波(SAW)器件的衬底材料；在光学领域，金刚石除大约在3～5um位置存在微小吸收峰(由声子震动引起)外，从紫外线(0.22um)到远红外(毫米波段)整个波段都具有高的透过率，这使得金刚石可以作为大功率红外激光器和探测器的理想窗口材料；在电学方面，金刚石具有较高的禁带宽度、超高的击穿电压、高的Johnson指数、高的Keyes指数、高的Baliga指数、较大的电子迁移率以及空穴迁移率，因此，使用金刚石材料可以制作超高频、超大功率电子器件。

现代社会科技和经济的飞速发展离不开集成电路的发展，而作为集成电路中的最基本的单元——场效应晶体管更是具有举足轻重的作用。从器件结构上分类，场效应晶体管可以分为金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和金属半导体场效应晶体管(MESFET)。前者在大功率领域应用较多，后者在高频领域应用较多，但是随着半导体技术的发展和电子电路的复杂性提高，高频器件同时也要具备大功率特性，即对高频器件耐压性能的要求也越来越高。

目前，金刚石掺杂技术虽然不是十分的成熟，但是通过掺入常规掺杂剂，已经可以初步实现不同类型的掺杂，例如：硼元素和磷元素的掺入可以实现p和n型掺杂单晶金刚石。使用掺杂金刚石初步可以实现电子器件的制备。金刚石具有大的禁带宽度，高的电子空穴迁移率，高的热导率等优点，使得金刚石可以用在高频高功率领域。当使用MESFET结构时，由于电场集中效应使得源栅漏电极边缘具有高的电场，容易在这些部位产生硬击穿现象。MESFET的硬击穿是不可逆的，轻则损坏单个器件的正常功能，重则造成庞大的集成电路瘫痪。在半导体器件领域，通过场板结构可以有效的扩展电极边缘的耗尽区，减弱电极边缘电场集中效应，实现耐压值的增加。因此，在掺杂金刚石MESFET的源栅漏电极中使用场板结构可以有效的降低电场集中效应，增大器件的耐压特性，对于金刚石器件在高频高功率方面的应用十分的必用和紧迫。

【发明内容】

本发明的目的是提供n型掺杂金刚石场板结构的场效应晶体管，以解决现有源栅漏电极边缘容易产生硬击穿的问题。

本发明采用以下技术方案：n型掺杂金刚石场板结构的场效应晶体管，包括金刚石衬底，金刚石衬底上铺设有由n型掺杂单晶金刚石外延薄膜形成的台面，台面上沉积有两个条形的介质层，沿各介质层和台面的外沿分别铺设有漏极和源极，在两个介质层之间铺设有栅极，介质层、漏极、源极和栅极形成场板结构，源极、漏极和栅极上分别沉积有源引出电极、漏引出电极和栅引出电极，源引出电极、漏引出电极和栅引出电极之间通过钝化层相互完全分隔。

进一步地，栅极覆盖部分的介质层和部分的台面。

进一步地，栅极的短边外沿超出台面的外沿，或与台面的外沿平齐。

进一步地，栅极与台面为肖特基接触。