The invention belongs to the field of semiconductor technology, in particular to a molybdenum disulfide tunneling transistor and a preparation method thereof. The tunneling transistor of the invention uses molybdenum disulfide thin film line as the channel of the tunneling transistor; the source and drain electrodes are formed on both sides of the channel and form Schottky contact with the molybdenum disulfide thin film line; the top gate dielectric layer is made of high K material and is formed in the channel area and covered with the source and drain electrodes. The invention adopts atomic layer deposition process to grow molybdenum disulfide and anneals it at high temperature in sulphur atmosphere. The material performance is greatly improved. On this basis, the top gate transistor is prepared with a switch ratio of 10.
【技术实现步骤摘要】
一种二硫化钼隧穿晶体管及其制备方法
本专利技术属于半导体
,具体涉及一种二硫化钼隧穿晶体管及其制备方法。
技术介绍
随着半导体器件特征尺寸的进一步等比例缩小,传统的半导体器件将达到尺寸的极限。为进一步提高器件的性能,技术人员开始对新结构、新材料、新工艺进行积极的探索。近年来,二维半导体材料凭借其新颖的物理化学性质成为一个全球科学研究热点。2010年,物理诺贝尔奖涉及的石墨烯就是一种只有原子厚度的二维导电材料,其在各个领域的研究和应用至今方兴未艾。随着石墨烯的发现,过渡金属硫族化物(二硫化钼,二硫化钨,二硒化钨等),黑磷等二维材料由于结构与石墨烯类似,又重新成为研究焦点。其中,过渡金属硫族化物凭借出色的环境适应性,易使用、易制备性得到极大关注和研究。以二硫化钼为例,单层结构的材料,除了表现出高的迁移率、高开关比等优异电学性质外,更重要的是它还具有石墨烯所不具备的~1.9eV的带隙。这些新发现的二维材料体系可以很好的应用到下一代半导体器件中。目前二维材料制备的主要方法集中在机械剥离和化学气相沉积(CVD)等方式。这些制备方式为科学研究中提供了极大方便,但在工业生产中,这些制备方法均不能保证材料在大尺寸范围下的均匀性,极大影响二维材料的工业化应用。
技术实现思路
为了解决上述问题,本专利技术的目的在于提供器件性能好、适于大规模制备的二硫化钼隧穿晶体管及其制备方法。本专利技术提供的二硫化钼隧穿晶体管制备方法,包括以下步骤:采用原子层沉积工艺在衬底上形成二硫化钼薄膜并进行高温退火;图形化二硫化钼,进行光刻、刻蚀得到二硫化钼线条,作为隧穿晶体管的沟道;再次进行光刻, ...
【技术保护点】
1.一种二硫化钼隧穿晶体管制备方法,其特征在于,具体步骤为:采用原子层沉积工艺在衬底上形成二硫化钼薄膜,并进行高温退火;图形化二硫化钼,进行光刻、刻蚀得到二硫化钼线条,作为隧穿晶体管的沟道;再次进行光刻,在所述沟道两侧曝光形成源漏电极图案,淀积金属并剥离后形成源漏电极,与所述二硫化钼线条形成肖特基接触;采用原子层沉积工艺在所述沟道上淀积高K材料作为顶栅介质层,进行光刻曝光形成顶栅图案,淀积金属并剥离后形成顶栅。
【技术特征摘要】
1.一种二硫化钼隧穿晶体管制备方法,其特征在于,具体步骤为:采用原子层沉积工艺在衬底上形成二硫化钼薄膜,并进行高温退火;图形化二硫化钼,进行光刻、刻蚀得到二硫化钼线条,作为隧穿晶体管的沟道;再次进行光刻,在所述沟道两侧曝光形成源漏电极图案,淀积金属并剥离后形成源漏电极,与所述二硫化钼线条形成肖特基接触;采用原子层沉积工艺在所述沟道上淀积高K材料作为顶栅介质层,进行光刻曝光形成顶栅图案,淀积金属并剥离后形成顶栅。2.根据权利要求1所述的二硫化钼隧穿晶体管制备方法,其特征在于,所述衬底材料为SiO2/Si、Al2O3、GaN、GaAs、GexSi1-x或SiC。3.根据权利要求1所述的二硫化钼隧穿晶体管制备方法,其特征在于,所述源漏电极材料为Cr/Au、Ni/Au、Ti/Au或Pt。4.根据权利要求1所述的二硫化钼隧穿晶体管制备方法,其特征在于,所述顶栅介质层材料为氧化铝、氧化铪、氧化锆或氧化钽。5.根据权利要求1所述的二硫化钼隧穿晶体管制备方法,其特征在于,所述顶栅材料为Cr/Au或Pt。6.根据权利要求1所述的二硫化钼隧穿晶体管制备方法,其特征在于,采用原子层沉积工艺在衬底上形成二硫化钼薄膜,具体步骤为:将加热的固态Mo源反应前驱体挥发出的气体以脉冲形式导入到原子层淀积反应腔中,脉冲时间为2s...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈琳,刘浩,孙清清,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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