[发明专利]一种纳米晶金刚石薄膜场效应晶体管的制备方法

摘要

本发明涉及一种纳米晶金刚石薄膜场效应晶体管的制备方法，该方法主要步骤：硅衬底预处理后放入微波等离子体化学气相沉积装置的反应室内作为沉积衬底；在甲烷与氢气的混合反应气体中进行金刚石薄膜生长，然后用进行氢等离子体刻蚀，即得p型纳米晶金刚石薄膜；再采用离子束溅射仪及光刻掩模技术在p型纳米晶金刚石薄膜表面制作场效应晶体管的源、漏和栅电极。本发明不需抛光处理就可以直接进行器件制作，具有制作工艺简便和成本较低，有利于促进金刚石基器件的大规模应用。

主权项

1.一种纳米晶金刚石薄膜场效应晶体管的制备方法，其特征在于该工艺具有以下的过程和步骤：1)硅衬底预处理：对(100)镜面抛光硅片，采用HF酸超声清洗5～15分钟，以去除表面的氧化硅层，用100nm粒径的金刚石粉末对硅片机械研磨10～15分钟，再在混有100nm金刚石粉末的丙酮溶液中超声清洗10～20分钟，然后将硅片用去离子水和丙酮分别超声清洗，直至硅片表面洁净，烘干后放入微波等离子体化学气相沉积装置的反应室内作为沉积衬底；2)p型纳米晶金刚石薄膜制备：先用真空泵对反应室抽真空至5～7Pa，然后用分子泵对反应室抽真空至10-2Pa以下，通入甲烷与氢气的混合反应气体，调节甲烷和氢气的流量分别为40～60标准毫升/分和120～160标准毫升/分；反应室的气压设定为0.5～1kPa，衬底偏压设定为50～150V，衬底温度控制在620～680℃，微波功率设定为1200～1600W，薄膜生长时间2～4小时，生长过程完成后，进行氢等离子体刻蚀处理：将甲烷流量调为0，调节气压为2～3KPa，保持氢气流量120～160标准毫升/分1～2小时，即得p型纳米晶金刚石薄膜；3)纳米晶金刚石薄膜场效应晶体管的制备：采用离子束溅射仪及光刻掩模技术在p型纳米晶金刚石薄膜表面制作场效应晶体管的源、漏和栅电极，源、漏电极采用金作为电极材料，形成欧姆接触电极，栅电极采用铝为电极材料，形成肖特基接触电极；电极为条状，宽度均为400～600微米，电极之间间隔为200～300微米，金属电极层厚度均为100～300nm。