優(yōu)化材料在室溫下的自旋極化率。
[0035]圖2為本發(fā)明異質(zhì)結(jié)高電子迀移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法的流程圖，如圖所示，具體包括如下步驟:
[0036]步驟1，依次使用丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水對(duì)4H_SiC襯底進(jìn)行超聲清洗；
[0037]步驟2，在4H_SiC襯底上生長(zhǎng)厚度為0.5 μ m輕摻雜的3C_SiC外延層，摻雜濃度為1 X 1015-1 X 1017cm 3，其工藝條件是:反應(yīng)溫度為1570°C，壓強(qiáng)為lOOmbar，反應(yīng)氣體采用娃燒和丙燒，載運(yùn)氣體米用純氫氣，雜質(zhì)源米用氣態(tài)氮?dú)猓?br>[0038]步驟3，四次氮離子選擇性注入形成漏區(qū)和源區(qū):
[0039]具體的，包括:步驟3.1，在碳化硅外延層上淀積一層厚度為1 μπι的A1作為漏區(qū)和源區(qū)離子注入的阻擋層，通過(guò)光刻和刻蝕形成漏區(qū)和源區(qū)注入?yún)^(qū)；
[0040]步驟3.2，在500°C的溫度下對(duì)碳化硅外延層進(jìn)行四次氮離子注入，先后采用200keV、140keV、lOOkeV和65keV的注入能量，注入到碳化硅外延層，形成深度為0.5 μ m，摻雜濃度為1 X 1017cm Μ X 1020cm 3的漏區(qū)和源區(qū);
[0041]步驟3.3，采用磷酸去除碳化娃外延層上的A1 ；
[0042]步驟3.4，采用RCA清洗標(biāo)準(zhǔn)對(duì)碳化硅外延層表面進(jìn)行清洗，烘干后制作C膜保護(hù)；然后在850°C氬氣氛圍中進(jìn)行離子激活退火lOmin。
[0043]步驟4，對(duì)整個(gè)碳化硅外延層進(jìn)行涂膠、顯影，在源區(qū)和漏區(qū)上方形成歐姆接觸區(qū)域，淀積300nm的Ni金屬，之后通過(guò)超聲波剝離使其形成源極和漏極金屬層；在1100°C的氬氣氣氛中，對(duì)整個(gè)樣品退火3分鐘，形成源、漏歐姆接觸電極；
[0044]具體包括:
[0045]步驟4.1，對(duì)整個(gè)碳化硅外延層進(jìn)行涂膠、顯影，在源區(qū)和漏區(qū)上方形成歐姆接觸區(qū)域，淀積300nm的Ni金屬，之后通過(guò)超聲波剝離使其形成源極和漏極金屬層；
[0046]步驟4.2，在1100°C的氬氣氣氛中，對(duì)整個(gè)樣品退火3分鐘，形成源、漏歐姆接觸電極；
[0047]步驟5，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積法在外延層上方淀積200nm厚的SiN層，之后使用光刻及0匕等離子體刻蝕出1 μπι的柵區(qū)；
[0048]步驟6，利用磁控濺射的方法在3C-SiC溝道表面濺射金屬300nm金屬Ni作為肖特基接觸柵電極，然后在氬氣氣氛中快速退火處理。
[0049]本發(fā)明異質(zhì)結(jié)高電子迀移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管機(jī)器制造方法，由于溝道和源漏采用同一種材料，可直接在襯底上進(jìn)行外延生長(zhǎng)，同時(shí)源漏采用選擇區(qū)域離子注入氮原子的方式形成，具有與常規(guī)工藝兼容，制造簡(jiǎn)單，表面效應(yīng)小的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)可提高自旋注入與接收效率。
[0050]以上所述的【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】而已，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種異質(zhì)結(jié)高電子迀移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，包括:3C-SiC漏區(qū)、3C-SiC源區(qū)、3C-SiC溝道區(qū)、肖特基接觸柵電極、4H-SiC襯底、漏極、源極、SiN隔離層； 所述3C-SiC漏區(qū)、3C-SiC源區(qū)、3C-SiC溝道區(qū)位于所述4H_SiC襯底上；所述源極位于所述3C-SiC源區(qū)上，所述肖特基接觸柵電極位于所述3C-SiC溝道區(qū)上，所述漏極位于所述3C-SiC漏區(qū)上；所述SiN隔離層位于源極和肖特基接觸柵電極，以及肖特基接觸柵電極和漏極之間。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子迀移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述3C-SiC漏區(qū)的材料是N型摻雜濃度為1 X 1017cm 3_1 X 1020cm 3的具有缺陷的3C_SiC材料，厚度為0.5 μπι。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子迀移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述3C-SiC源區(qū)的材料是N型摻雜濃度為1 X 1017cm 3_1 X 1020cm 3的具有缺陷的3C_SiC材料，厚度為0.5 μπι。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子迀移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述3C-SiC溝道區(qū)由Ν型摻雜濃度為lX1015-lX1017cm 3外延層構(gòu)成。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子迀移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述肖特基接觸柵電極是由淀積形成的厚度為300nm的Ni肖特基接觸柵電極。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異質(zhì)結(jié)高電子迀移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述4H-SiC襯底為N型摻雜濃度為1 X 1014cm 3的4H_SiC材料。7.一種異質(zhì)結(jié)高電子迀移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟1，依次使用丙酮、無(wú)水乙醇和去離子水對(duì)4H-SiC襯底進(jìn)行超聲清洗； 步驟2，在4H-SiC襯底上化學(xué)氣相沉積厚度為0.5 μ m輕摻雜的3C_SiC外延層，摻雜濃度為1\1015-1父10170113;反應(yīng)溫度為1570°C，壓強(qiáng)為lOOmbar，反應(yīng)氣體采用硅烷和丙烷，載運(yùn)氣體米用純氫氣，雜質(zhì)源米用氣態(tài)氮?dú)猓? 步驟3，將氮離子四次選擇性注入形成漏區(qū)和源區(qū): 步驟4，對(duì)整個(gè)碳化硅外延層進(jìn)行涂膠、顯影，在源區(qū)和漏區(qū)上方形成歐姆接觸區(qū)域，淀積300nm的Ni金屬，之后通過(guò)超聲波剝離使其形成源極和漏極金屬層；在1100°C的氬氣氣氛中，對(duì)整個(gè)樣品退火3分鐘，形成源、漏歐姆接觸電極； 步驟5，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積法在外延層上方淀積200nm厚的SiN層，之后使用光刻及0匕等離子體刻蝕出1 μπι的柵區(qū)； 步驟6，利用磁控濺射的方法在3C-SiC溝道表面濺射金屬300nm金屬Ni作為肖特基接觸柵電極，然后在氬氣氣氛中快速退火處理。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述步驟3具體包括: 步驟31，在碳化硅外延層上淀積一層厚度為1 μπι的A1作為漏區(qū)和源區(qū)離子注入的阻擋層，通過(guò)光刻和刻蝕形成漏區(qū)和源區(qū)注入?yún)^(qū)； 步驟32，在500°C的溫度下對(duì)碳化硅外延層進(jìn)行四次氮離子注入，先后采用200keV、140keV、lOOkeV和65keV的注入能量，注入到碳化硅外延層，形成深度為0.5 μ m，摻雜濃度為1 X 1017cm 3 ~ 1 X 1020cm 3的漏區(qū)和源區(qū)； 步驟33，采用磷酸去除碳化娃外延層上的A1 ；步驟34，采用RCA清洗標(biāo)準(zhǔn)對(duì)碳化硅外延層表面進(jìn)行清洗，烘干后制作C膜保護(hù)；然后 在850°C氬氣氛圍中進(jìn)行離子激活退火lOmin。
【專利摘要】本發(fā)明涉及異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管及制造方法。晶體管包括：3C-SiC漏區(qū)、3C-SiC源區(qū)、3C-SiC溝道區(qū)、肖特基接觸柵電極、4H-SiC襯底、漏極、源極、SiN隔離層；3C-SiC漏區(qū)、3C-SiC源區(qū)、3C-SiC溝道區(qū)位于4H-SiC襯底上；源極位于3C-SiC源區(qū)上，肖特基接觸柵電極位于3C-SiC溝道區(qū)上，漏極位于3C-SiC漏區(qū)上；SiN隔離層位于源極和肖特基接觸柵電極，以及肖特基接觸柵電極和漏極之間。本發(fā)明異質(zhì)結(jié)高電子遷移率自旋場(chǎng)效應(yīng)晶體管及制造方法可通過(guò)調(diào)節(jié)離子注入的劑量和退火時(shí)間改變?cè)绰┎牧现械膿诫s濃度和缺陷密度，從而優(yōu)化室溫下漏區(qū)和源區(qū)的自旋極化率。
【IPC分類】H01L29/778, H01L29/08, H01L21/324, H01L21/335, H01L21/265
【公開號(hào)】CN105261642
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510518311
【發(fā)明人】賈仁需, 彭博, 呂紅亮, 張玉明
【申請(qǐng)人】西安電子科技大學(xué)
【公開日】2016年1月20日
【申請(qǐng)日】2015年8月21日