[发明专利]一种Ge基双通道整流场效应晶体管及制备方法

说明书

本发明公开了一种Ge基双通道整流场效应晶体管及制备方法，包括衬底，衬底上表面设置有栅氧化层；栅氧化层上设置有栅极；衬底上源端一侧设置有金属层，漏端一侧设置有漏区；栅极外表面设置有介质层；源端和漏端均设置有电极；电极、介质层外表面设置有保护层；本发明源端为肖特基接触，漏端为标准p+掺杂的Ge基p型单端肖特基势垒场效应晶体管，载流子在输运时无需再翻越漏端肖特基势垒，在保持了双通道宽范围整流优势的同时增大了沟道电流，提高了整流效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种Ge基双通道整流场效应晶体管及制备方法。

背景技术

我国环境中分布有大量2.45G射频(RF)信号，范围涵盖了弱能量密度(-10dbm)至中等能量密度。若利用微博无线能量传输系统收集这些RF信号并转化为直流DC输出用于负载供能，将弱能量密度信号应用在物联网领域，中等能量密度信号应用在通信基站等领域，可获得巨大商业和研究价值。

微波无线能量传输系统中整理电路的核心元件通常选用肖特基二极管SBD和CMOS，其 中SBD主要用于中等能量密度，CMOS多用于较弱能量密度。但两者整流范围有限，无法实 现兼顾弱能量和中等能量密度的宽范围整流。目前，在微波无线能量传输领域，国际研究者 大多专注于阵列整流天线设计和整流电路优化来拓宽整流范围，但收效甚微。作为整流电路 的核心元件，通过新型整流器件来拓宽整流范围是可行的重要研究方向，而目前国内外未有 相关研究。

新型整流器件作为2.45G微波无线能量传输系统整流电路的核心器件，其性能决定了系 统的整流范围。因此，要进一步拓宽目前2.45G微波无线能量传输系统整流范围，对核心整 流器件予以设计优化势在必行。在2.45G微波能量RF信号传输中，信号的输入功率往往很 低，在-10dBm的射频输入功率在50Ω阻抗下的等效输入振幅仅为100mV，这使得用于该 系统整流的场效应晶体管应该具备极低的开启电压，否则接收到的射频信号不足以使之在弱 能量密度开启，从而整流范围受限。但仅沟道一路整流，若在低阈值下开启又会牺牲中等能 量密度的整流效率。此外，为实现高的能量转换效率，理想的整流器件I-V特性应同时呈现 较大的正向偏置电流与极小的反向泄露电流，而在传统二极管连接方式下，器件的反向泄露 过大，严重影响整流效率提升。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题提供了一种Ge基双通道整流场效应晶体管及制备方法。

本发明采用的技术方案是：

一种Ge基双通道整流场效应晶体管，包括衬底，衬底上表面设置有栅氧化层；栅氧化 层上设置有栅极；衬底上源端一侧设置有金属层，漏端一侧设置有漏区；栅极外表面设置有 介质层；源端和漏端均设置有电极；电极、介质层外表面设置有保护层。

进一步的，所述栅氧化层为HfO₂制备，栅极为重掺杂多晶硅制备。

进一步的，所述金属层为NiGe合金，金属层与衬底构成NiGe/n-Ge肖特基结构。

进一步的，所述介质层为硼磷硅玻璃，电极为金属钨。

进一步的，所述保护层为SiN材料。

一种Ge基双通道整流场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：对衬底进行清洗，通过原子层沉淀法沉积氧化层；

步骤2：在氧化层上通过反应溅射沉积栅极层，刻蚀掉多余的部分，形成栅氧化层和栅 极；

步骤3：在栅极表面沉积SiO₂层，用CVD法在SiO₂层表面沉积Si₃N₄层，刻蚀掉除栅极以外的SiO₂层和Si₃N₄层；