一种薄膜晶体管及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜晶体管及制备方法，晶体管包括：自底向上依次设置的衬底、栅电极层、栅介质层、有源层、过渡层和源漏电极层；所述过渡层为二维材料，所述过渡层覆盖所述有源层的源漏区；所述源漏电极层与所述源漏区之间通过所述过渡层减少接触电阻。本发明专利技术提供的晶体管及制备方法用以解决现有技术中的薄膜晶体管，存在的源漏电极层与有源层间接触电阻过大的技术问题。实现了减小源漏电极层与源漏区之间的接触电阻，极大地降低了载流子注入的势垒，从而达到改善薄膜晶体管性能的作用。

A thin film transistor and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜晶体管及制备方法
本专利技术涉及半导体领域，尤其涉及一种薄膜晶体管及制备方法。
技术介绍
半导体材料是一类具有半导体性能，其导电能力介于导体与绝缘体之间，可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。在薄膜晶体管中，有源区半导体与源极金属或漏极金属接触时，由于肖特基势垒的形成，大大增加了源、漏电极与有源层间的接触电阻，从而严重阻碍了载流子的注入，最终大大降低了薄膜晶体管的性能。在传统薄膜晶体管中接触电阻分为两个部分：体接触电阻与界面接触电阻。当前研究人员在降低接触电阻研究领域方面主要通过更改源、漏金属材料和对接触界面进行界面工程来降低接触电阻，但是这些方法都不能很好的降低接触电阻。也就是说，现有技术中的薄膜晶体管，存在源漏电极层与有源层间接触电阻过大的技术问题。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种薄膜晶体管及制备方法，至少部分的解决了现有技术中的薄膜晶体管，存在的源漏电极层与有源层间接触电阻过大的技术问题。一方面，为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种薄膜晶体管，包括：自底向上依次设置的衬底、栅电极层、栅介质层、有源层、过渡层和源漏电极层；所述过渡层为二维材料，所述过渡层覆盖所述有源层的源漏区；所述源漏电极层与所述源漏区之间通过所述过渡层减少接触电阻。可选的，所述二维材料为石墨烯、MoS2或氮化硼薄膜。可选的，所述过渡层为1～5层的二维材料。可选的，所述过渡层的面积为104nm2～108nm2。可选的，所述衬底为玻璃衬底，所述衬底的厚度为1mm～10mm；所述栅电极层包括Mo、Pt、Au、Cu和Ag中的至少一种材料，所述栅电极层的厚度为100nm～1μm；所述栅介质层的材料为Al2O3或SiO2，所述栅介质层的厚度为100nm-1μm；所述有源层为薄膜半导体材料，所述有源层厚度为50nm～500nm；所述源漏电极层包括Pt、Au、Cu和Ag中的至少一种材料，所述源漏电极层的厚度为100nm～1μm。另一方面，提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括：在衬底上依次制备栅电极层、栅介质层和有源层；在所述有源层上制备过渡层以覆盖源漏区，所述过渡层为二维材料；在所述过渡层上制备源漏电极层。可选的，在所述有源层上制备过渡层以覆盖源漏区，包括：采用转移方法将制备好的过渡层转移至所述有源层上以覆盖所述源漏区。可选的，在衬底上依次制备栅电极层、栅介质层和有源层，包括：在所述衬底上采用电子束蒸发、化学气相沉积、脉冲激光沉积、原子层沉积或磁控溅射方法制备所述栅电极层；在所述栅电极层上采用化学气相沉积法制备所述栅介质层；在所述栅介质层上制备所述有源层，所述有源层为薄膜半导体材料。可选的，如果所述有源层为有机物半导体材料，则采用旋涂的方法制作所述有源层；如果所述有源层为氧化物半导体材料，则采用磁控溅射或脉冲激光淀积工艺制作所述有源层。可选的，在所述过渡层上制备源漏电极层，包括：在所述过渡层表面采用电子束蒸发方法进行源漏电极层的生长。本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：本申请实施例提供的薄膜晶体管及制备方法，在有源层的源漏区和源漏电极层之间设置二维材料的过渡层，以范德华尔接触替代现有源漏极的肖特基接触，能有效减少所述源漏电极层与所述源漏区之间的接触电阻，极大地降低了载流子注入的势垒，从而实现改善薄膜晶体管性能的作用。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本申请实施例中薄膜晶体管的结构示意图；图2为本申请实施例中薄膜晶体管的制备方法的流程图；图3为本申请实施例中薄膜晶体管的制备方法的工艺示意图一；图4为本申请实施例中薄膜晶体管的制备方法的工艺示意图二；图5为本申请实施例中薄膜晶体管的制备方法的工艺示意图三；图6为本申请实施例中薄膜晶体管的制备方法的工艺示意图四；图7为本申请实施例中薄膜晶体管的制备方法的工艺示意图五。具体实施方式本申请实施例通过提供一种薄膜晶体管及制备方法，至少部分的解决了现有技术中的薄膜晶体管，存在的源漏电极层与有源层间接触电阻过大的技术问题。实现了减小源漏电极层与源漏区之间的接触电阻，极大地降低了载流子注入的势垒，从而达到改善薄膜晶体管性能的作用。为解决上述技术问题，本申请实施例提供技术方案的总体思路如下：本申请提供一种薄膜晶体管，包括：自底向上依次设置的衬底、栅电极层、栅介质层、有源层、过渡层和源漏电极层；所述过渡层为二维材料，所述过渡层覆盖所述有源层的源漏区；所述源漏电极层与所述源漏区之间通过所述过渡层减少接触电阻。通过在源漏电极层与有源层的接触位置增加一层二维材料，使源漏电极与有源层的接触从肖特基(Schottky)接触变成范德华尔(vanderWaals)接触，从而降低了金属-半导体间的肖特基势垒，进而减小了载流子注入的阻力。实现了减小源漏电极层与源漏区之间的接触电阻，改善薄膜晶体管性能的作用。为了更好的理解上述技术方案，下面将结合具体的实施方式对上述技术方案进行详细说明，应当理解本专利技术实施例以及实施例中的具体特征是对本申请技术方案的详细的说明，而不是对本申请技术方案的限定，在不冲突的情况下，本申请实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。在本实施例中，提供了一种薄膜晶体管，如图1所示，包括：自底向上依次设置的衬底1、栅电极层2、栅介质层3、有源层4、过渡层5和源漏电极层6；所述过渡层5为二维材料，所述过渡层5覆盖所述有源层4的源漏区；所述源漏电极层6与所述源漏区之间通过所述过渡层5减少接触电阻。本实施例还提供了上述薄膜晶体管的制备方法，如图2所示，包括：步骤S201，在衬底上依次制备栅电极层、栅介质层和有源层；步骤S202，在所述有源层上制备过渡层以覆盖源漏区，所述过渡层为二维材料；步骤S203，在所述过渡层上制备源漏电极层。下面，结合图1-图7详细介绍本实施例提供的薄膜晶体管的结构和制备方法。首先，如图3所示，准备衬底1，该衬底1为绝缘衬底，可选的，所述衬底1为玻璃衬底或其他绝缘介质衬底。较优的，制备好的晶体管中所述衬底1的厚度为1mm～10mm以能同时保证晶体管的散热和支撑。然后执行步骤S201，在衬底1上依次制备栅电极层2、栅介质层3和有源层4。具体来讲，步骤S201可以包括如下步骤S2011～步骤S2013，具体为按时间先后顺序依序执行下述步骤S2011～S2013。步骤S2011，先如图4所示，在衬底1上制备栅电极层2。在一种可选的实施方式中，可以在所述衬底1上采用电子束蒸发、化学气相沉积、脉冲激光沉积、原子层沉积或磁控溅射等方法来制备所述栅电极层2，在此不作限制，也不一一列举。制备好的晶体管中所述栅电极层2可以包括Mo、Pt、Au、Cu和Ag中的至少一种材料，所述栅电极层2的厚度为100nm～1μm。步骤S2012，如图5所示，在栅电极层2上制备栅介质层3。在一种可选的实施方式中，可以在所述栅电极层2上采用化学气相沉积法制备所述栅介质层3，以提高制备效率，当然也可以选用溅射等方法来制备栅介质层3，在此不作限制。制备好的晶体管中所述栅介质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：自底向上依次设置的衬底、栅电极层、栅介质层、有源层、过渡层和源漏电极层；所述过渡层为二维材料，所述过渡层覆盖所述有源层的源漏区；所述源漏电极层与所述源漏区之间通过所述过渡层减少接触电阻。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：自底向上依次设置的衬底、栅电极层、栅介质层、有源层、过渡层和源漏电极层；所述过渡层为二维材料，所述过渡层覆盖所述有源层的源漏区；所述源漏电极层与所述源漏区之间通过所述过渡层减少接触电阻。2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述二维材料为石墨烯、MoS2或氮化硼薄膜。3.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述过渡层为1～5层的二维材料。4.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述过渡层的面积为104nm2～108nm2。5.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述衬底为玻璃衬底，所述衬底的厚度为1mm～10mm；所述栅电极层包括Mo、Pt、Au、Cu和Ag中的至少一种材料，所述栅电极层的厚度为100nm～1μm；所述栅介质层的材料为Al2O3或SiO2，所述栅介质层的厚度为100nm-1μm；所述有源层为薄膜半导体材料，所述有源层厚度为50nm～500nm；所述源漏电极层包括Pt、Au、Cu和Ag中的至少一种材料，所述源漏电极层的厚度为100nm～1μm。6.一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢年端，李泠，耿玓，王嘉玮，刘明，
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