半导体器件及其制作方法技术

本申请提供了一种半导体器件及其制作方法。该半导体器件包括衬底、背栅、栅介质层、二维半导体材料层与两个电极，背栅设置在衬底的部分表面上；栅介质层设置在背栅的裸露表面上；二维半导体材料层设置在栅介质层的远离背栅的表面上；两个电极设置在二维半导体材料层的远离栅介质层表面上，且分别设置在背栅两侧。该半导体器件在衬底的表面上设置有背栅，在背栅施加不同的偏压，通过栅介质层的电场，感应不同载流子(电子和空穴等)，使得二维半导体材料能带弯曲。在源漏区施加合适大小的偏压，使得导电沟道导通或夹断，进而实现器件的开与关，进而实现背栅独立控制该器件的开关，满足了大规模集成电路设计的基本需求。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制作方法
本申请涉及半导体领域，具体而言，涉及一种半导体器件及其制作方法。
技术介绍
具有单层结构的二维半导体材料(如石墨烯、黑磷、石墨炔、锑化铟、磷化铟、硫化钼、硫化锌与硅烯等)由于高载流子迁移率等优越的物理特性和电气特性，成为未来最有可能取代硅的广泛应用在集成电路中的材料。但是，单层结构的二维材料非常脆弱，其对工艺处理的要求比对传统材料对工艺处理的要求更加苛刻。采用背栅结构可以大大减小二维半导体材料形成集成电路的工艺难度。但是，目前，二维半导体器件主要采用全局背栅结构，即将整个衬底作为背栅，并引出电极，实现同时对衬底上的全部器件的开关控制，并不能单独控制某个器件的开关，不符合大规模集成电路设计的基本需求。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种半导体器件及其制作方法，以解决现有技术中无法单独控制某个二维半导体材料形成的半导体器件的开关的问题。为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种半导体器件，该半导体器件包括：衬底；背栅，设置在上述衬底的部分表面上；栅介质层，设置在上述背栅的裸露表面上；二维半导体材料层，设置在上述栅介质层的远离上述背栅的表面上；两个电极，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括：衬底(1)；背栅(3)，设置在所述衬底(1)的部分表面上；栅介质层(4)，设置在所述背栅(3)的裸露表面上；二维半导体材料层(5)，设置在所述栅介质层(4)的远离所述背栅(3)的表面上；以及两个电极(6)，设置在所述二维半导体材料层(5)的远离所述栅介质层(4)表面上，且所述背栅(3)的两侧分别设置有一个所述电极(6)。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，所述半导体器件包括：衬底(1)；背栅(3)，设置在所述衬底(1)的部分表面上；栅介质层(4)，设置在所述背栅(3)的裸露表面上；二维半导体材料层(5)，设置在所述栅介质层(4)的远离所述背栅(3)的表面上；以及两个电极(6)，设置在所述二维半导体材料层(5)的远离所述栅介质层(4)表面上，且所述背栅(3)的两侧分别设置有一个所述电极(6)。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述半导体器件还包括：隔离层(2)，设置在所述衬底(1)的表面上，所述背栅(3)设置在所述隔离层(2)的远离所述衬底(1)的一侧，所述栅介质层(4)还设置在所述隔离层(2)的裸露表面上。3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述衬底(1)包括第一部分与第二部分，所述第二部分突出于所述第一部分；所述隔离层(2)设置在部分所述第二部分的表面上以及所述第二部分两侧的所述第一部分的表面上，所述隔离层(2)的远离所述第一部分的表面与所述第二部分的远离所述第一部分的表面均位于第一平面，所述栅介质层(4)设置在所述第一平面上。4.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述衬底(1)包括第一部分与第二部分，所述第二部分突出于所述第一部分，所述第二部分的表层以及所述第二部分两侧的所述第一部分的表层为衬底隔离表层(11)，所述半导体器件还包括第一背栅隔离表层(120)，所述第一背栅隔离表层(120)设置在所述第二部分对应的所述衬底隔离表层(11)上，且所述第一背栅隔离表层(120)包裹支撑所述背栅(3)靠近所述衬底(1)的结构，所述隔离层(2)设置在所述衬底隔离表层(11)的部分表面上，所述第一背栅隔离表层(120)远离所述衬底(1)的一侧表面与所述隔离层(2)的远离所述第一部分的表面均位于第二平面上，所述栅介质层(4)设置在所述第二平面上。5.根据权利要求2至4中任一项所述的半导体器件，其特征在于，所述隔离层(2)的材料选自SiO2和/或Si3N4。6.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述背栅(3)为纳米线背栅。7.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述纳米线背栅的材料选自硅、硅化物与金属中的一种或多种。8.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述纳米线背栅的高度在5～100nm之间，所述背栅(3)的宽度在5～500nm之间。9.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述背栅(3)的横截面为圆形、正方向或三角形。10.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述二维半导体材料层(5)的材料选自MoS2、石墨烯、硅烯或锗烯。11.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述二维半导体材料层(5)的厚度在0.5～10nm之间。12.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，所述制作方法包括：在衬底(1)的部分表面上设置背栅(3)；在所述背栅(3)的裸露表面上设置栅介质层(4)；在所述栅介质层(4)的远离所述背栅(3)的表面设置...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青竹，殷华湘，闫江，吴振华，周章渝，秦长亮，张严波，张永奎，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11