The invention discloses a black phosphorus field effect transistor and a preparation method thereof, the black phosphorus field effect transistor structure from the bottom to the top is: the back gate electrode, gate dielectric layer, active layer and black phosphorus source drain electrode. Among them, the gate dielectric layer is composed of the thermally oxidized silicon oxide layer and the aluminum nitride layer deposited by the atomic layer, and the aluminum nitride is above the silicon oxide. In addition, the aluminum oxide passivation layer deposited by the atomic layer covers the black phosphorus field effect transistor completely. The surface morphology of the growth of the deposited aluminum nitride and silicon oxide substrate compared to atomic roughness and growth before it can be added to improve the stability of the device, at high temperature; atomic layer deposition of alumina black phosphorus FET completely surrounded, the black phosphorus active layer and the outside environment, which makes the degradation of Black P active layer greatly reduced and the device performance and stability were increased obviously.
【技术实现步骤摘要】
一种黑磷场效应晶体管及其制备方法
本专利技术涉及半导体集成电路制备
,具体涉及一种二维材料黑磷场效应晶体管及其制备方法。
技术介绍
在半导体行业中,传统的硅基晶体管在三维的尺度上发展的非常成熟,但若按照摩尔定律和按比例微缩准则发展下去,晶体管将很快会达到其物理或材料极限,急需寻找可以替代的材料,二维材料就是其中极富潜力的发展方向之一。自2004年石墨烯发现以来,二维材料的研究热潮经久不衰。短短十年的时间,二维材料已由单一的石墨烯发展为二维材料的体系,其中不仅包含碳族元素化合物,还有氮化硼,过渡金属硫化物,以及黑磷等,所涵盖的元素周期表上的元素种类不断扩展,使得其研究深度和广度也不断加深和拓宽。尽管石墨烯有着超高的迁移率,但是由于没有能带间隙,导致关态电流大,开关比(on/off)过小,无法用于实际的逻辑晶体管制造。而广泛研究的二硫化钼和钨化硒等过渡态金属硫化物虽然具有可观的光学能隙,单层能隙大于1.6eV,并具有非常高的开关比(可达108)和输出饱和特性(Ids-Vds输出特性),但是其载流子迁移率与石墨烯相比要低几个数量级,通常小于10-200cm2/Vs ...
【技术保护点】
一种黑磷场效应晶体管,其特征在于,所述黑磷场效应晶体管结构从下至上依次为:背栅电极、栅介质层、黑磷有源层以及源‑漏电极; 该黑磷场效应晶体管被氧化铝钝化层完全覆盖;所述的栅介质层由二氧化硅介质层和氮化铝介质层的叠层构成,其中,氮化铝介质层与黑磷有源层直接接触。
【技术特征摘要】
1.一种黑磷场效应晶体管,其特征在于,所述黑磷场效应晶体管结构从下至上依次为:背栅电极、栅介质层、黑磷有源层以及源-漏电极;该黑磷场效应晶体管被氧化铝钝化层完全覆盖;所述的栅介质层由二氧化硅介质层和氮化铝介质层的叠层构成,其中,氮化铝介质层与黑磷有源层直接接触。2.如权利要求1所述的黑磷场效应晶体管,其特征在于,所述背栅电极选择低阻硅衬底,电阻率<0.005Ω•cm。3.如权利要求3所述的黑磷场效应晶体管,其特征在于,所述的二氧化硅介质层是通过热氧化方法制得的,厚度范围为280~310nm;氮化铝介质层是通过原子层沉积工艺制得的,厚度范围为5~15nm,生长温度范围为150~200℃。4.如权利要求3所述的黑磷场效应晶体管,其特征在于,所述黑磷有源层的厚度为5~25nm。5.如权利要求1所述的黑磷场效应晶体管,其特征在于,所述源-漏电极选择Ni/Au、Cr/Au或者Ti/Au。6.如权利要求1所述的黑磷场效应晶体管,其特征在于,所述氧化铝钝化层是通过原子层沉积工艺制得的,厚度范围为10~30nm,生长温度范围为150~200...
【专利技术属性】
技术研发人员:丁士进,郑和梅,刘文军,张卫,
申请(专利权)人:复旦大学,
类型:发明
国别省市:上海,31
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