[发明专利]一种金刚石场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种金刚石场效应晶体管及其制备方法，所述金刚石场效应晶体管包括：金刚石衬底、单晶金刚石外延薄膜、源电极、漏电极、应力调控薄膜和栅电极；金刚石衬底上设置有单晶金刚石外延薄膜；单晶金刚石外延薄膜上设置有氢终端区域和氧终端区域，氢终端区域为由二维空穴气导电层构成的沟道区域；沟道区域的两端分别设置有源电极和漏电极；源电极、漏电极以及未设置源漏电极的沟道区域上设置有应力调控薄膜；栅电极设置于应力调控薄膜和氧终端区域上。本发明引入了应力调控薄膜；基于应力调控薄膜，通过应力调控能够增强载流子迁移率，且不会损伤导电沟道的性能。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，特别涉及一种金刚石场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

随着第一代半导体材料硅(Si)和锗(Ge)在电子器件领域的应用，人类科技生活进入快车道；在科技进步和集成电路发展需求的推动下，第二代半导体材料砷化镓(GaAs)和第三代半导体材料碳化硅(SiC)、氮化镓(GaN)也相继被开发利用；摩尔定律要求在单位面积内集成更多电子器件，这导致器件的散热、栅极击穿、隧穿漏电流等问题日益突出，为解决上述难题，人们逐渐将目光转向新兴半导体材料。

金刚石和其他半导体材料性能对比，金刚石具有宽的禁带宽度、高的迁移率、大的热导率、大的Johnson、Baliga和Keyes品质因子；如表1所示，表1为金刚石材料品质因子与Si、GaN、SiC的对比数据，电学性能明显优于其他三代半导体材料，使得金刚石基电子器件性能优于其他半导体电子器件；同时最大地覆盖了输出功率和工作频率的应用领域，非常适宜制备超高频、超大功率、耐高温、抗辐射的电子器件。因此，在对材料体积、重量、散热、功率密度、可靠性要求均非常高的航天航空、先进装备等领域有着巨大的应用潜力。

表1.金刚石材料品质因子与Si、GaN、SiC的对比数据

材料	Johnson指数	Keyes指数	Baliga指数[Si＝1]
金刚石	2530	145	43938
SiC	910	35	620
GaN	756	104	870
Si	1	1	1