The invention discloses an inverted T type buried gate structure of the two-dimensional material field effect transistor and a preparation method thereof. The first preparation of inverted T type gate gate gate cap and pin, and then prepare the gate dielectric and the two-dimensional material transfer, and the surface of the substrate with the plane lithography technology to fabricate the isolation zone pattern on a substrate the plane surface lithography technology to fabricate source drain electrode pattern, prepared by the source electrode and the drain electrode; finally, the surface of the substrate by electron beam lithography lithography prepared gate and gate metal foot graphics, foot alignment, to wet etching technology to be connected from the metal source and drain from the gate off foot figure open the alignment method, realize self alignment, so as to obtain the two-dimensional material inverted T type field effect transistor with buried gate structure. The length of the gate foot of the invention can reach tens of nanometer levels, and the metal of the grid cap can reduce the resistance of the grid, and the structure of the inverted T type makes the gate structure stable, and the T type is not thrown out.
【技术实现步骤摘要】
一种倒T型埋栅结构的二维材料场效应晶体管及其制造方法
本专利技术属于微电子
,特别是一种倒T型埋栅结构的二维材料场效应晶体管及其制造方法。
技术介绍
石墨烯的出现打破了“二维材料不能在室温下稳定存在”的理论预研,随后因其优异的物理化学性能在各领域的广泛应用而备受关注,在全球掀起了二维材料的研究热潮,之后MoS2,WS2,WSe2,BN等二维材料也相继出现。全新的二维材料进入电子领域的时间不长,取得的成果却相当显著。如石墨烯具有高电子迁移率、高电子饱和速度和高热导率等优良特性,在毫米波、亚毫米波乃至太赫兹器件、超级计算机等方面具有广阔应用前景。基于石墨烯的超高速、超低噪声、超低功耗场效应晶体管及其集成电路,有望突破当前电子器件的高成本、低分辨率及高功耗的瓶颈,为开发更高性能电子器件提供新的思路和方案。开发二维材料电学性能的研究以二维材料的场效应晶体管的研制为主,就现状而言,二维材料晶体管的电学性能主要受以下几个因素的制约:(1)散射问题。二维材料由单层碳原子构成的二维结构,因而同传统半导体材料相比更易受到与之接触的材料对它的散射而影响其电学性能。对于常规的顶栅结构的场效应晶体管,导电沟道处于衬底和栅介质之间,受到散射也较大,影响了二维材料的电学性能。(2)寄生问题。二维材料晶体管的有源区在栅的正下方,而栅电极和源(漏)电极之间未覆盖的区域则会产生寄生电阻,影响晶体管的电学性能,因而为优化二维材料晶体管的性能,在确保稳定隔离的同时减小栅电极和源(漏)电极的间距是一个关键。(3)栅长问题,栅长越小,二维材料晶体管的fT(电流截至频率)会越大,但是栅长越小, ...
【技术保护点】
一种倒T型埋栅结构的二维材料场效应晶体管,其特征在于由以下步骤按顺序制备而得:(1)制备倒T型栅极栅帽:在绝缘衬底上以电子束光刻显影技术制备出场效应晶体管的倒T型栅极的栅帽图形,采用干法刻蚀技术在绝缘衬底上刻蚀出栅帽图形的凹槽,再金属化,辅以溶胶剥离技术,将凹槽填满,作为倒T型栅极的栅帽;(2)制备倒T型栅极栅脚:在绝缘衬底表面生长一层介质层,再以电子束光刻显影技术制备出场效应晶体管的倒T型栅极的栅脚图形,采用干法刻蚀技术刻蚀介质层直至下层金属,再金属化,金属厚度略高于介质层厚度,辅以溶胶剥离技术,制备出倒T型栅极的栅脚;(3)栅介质制备及二维材料转移:在栅脚上生长一层高k绝缘材料作为栅介质,采用金属转移工艺转移二维材料到衬底表面;(4)隔离区工艺:在衬底表面以平面光刻显影技术制备出隔离区图形,湿法腐蚀去除其他部分金属,再氧化去除隔离区外的二维材料;(5)源漏电极制备:在衬底表面以平面光刻显影技术制备出源漏电极图形,金属化,辅以溶胶剥离技术,制备出源漏电极;(6)自对准工艺:在衬底表面以电子束光刻显影技术制备出栅脚图形,与栅脚金属对准,以湿法腐蚀技术来将自对准法中连接源漏电极的金属从栅 ...
【技术特征摘要】
1.一种倒T型埋栅结构的二维材料场效应晶体管,其特征在于由以下步骤按顺序制备而得:(1)制备倒T型栅极栅帽:在绝缘衬底上以电子束光刻显影技术制备出场效应晶体管的倒T型栅极的栅帽图形,采用干法刻蚀技术在绝缘衬底上刻蚀出栅帽图形的凹槽,再金属化,辅以溶胶剥离技术,将凹槽填满,作为倒T型栅极的栅帽;(2)制备倒T型栅极栅脚:在绝缘衬底表面生长一层介质层,再以电子束光刻显影技术制备出场效应晶体管的倒T型栅极的栅脚图形,采用干法刻蚀技术刻蚀介质层直至下层金属,再金属化,金属厚度略高于介质层厚度,辅以溶胶剥离技术,制备出倒T型栅极的栅脚;(3)栅介质制备及二维材料转移:在栅脚上生长一层高k绝缘材料作为栅介质,采用金属转移工艺转移二维材料到衬底表面;(4)隔离区工艺:在衬底表面以平面光刻显影技术制备出隔离区图形,湿法腐蚀去除其他部分金属,再氧化去除隔离区外的二维材料;(5)源漏电极制备:在衬底表面以平面光刻显影技术制备出源漏电极图形,金属化,辅以溶胶剥离技术,制备出源漏电极;(6)自对准工艺:在衬底表面以电子束光刻显影技术制备出栅脚图形,与栅脚金属对准,以湿法腐蚀技术来将自对准法中连接源漏电极的金属从栅脚图形下断开,实现自对准,从而得到倒T型埋栅结构的二维材料场效应晶体管。2.一种倒T型埋栅结构的二维材料场效应晶体管的制备方法,其特征在于步骤如下:(1)制备倒T型栅极栅帽:在绝缘衬底上以电子束光刻显影技术制备出场效应...
【专利技术属性】
技术研发人员:曹正义,吴云,
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第五十五研究所,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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