场效应晶体管及其制备方法技术

本申请涉及半导体电子器件技术领域，尤其涉及一种场效应晶体管及其制备方法。场效应晶体管包括：衬底；二硒化钨层，形成于衬底上；源极和漏极，形成于二硒化钨层上；其中，源极和漏极之间的沟道下方的二硒化钨层具有水平同质PN结，水平同质PN结由相邻的本征N+型二硒化钨层和P+型掺杂二硒化钨层形成，P+型掺杂二硒化钨层上形成有钨氧化物外延层。本申请场效应晶体管具有低接触电阻和高光响应特性，用于光电探测器中具有卓越的光探测率，具有很好的应用前景。前景。前景。

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管及其制备方法


[0001]本申请属于半导体电子器件
，尤其涉及一种场效应晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]场效应晶体管(Field Effect Transistor，FET)简称场效应管，是一种利用控制输入回路的电场效应来控制输出回路电流的半导体器件，由多数载流子参与导电，具有输入电阻高、噪声小、功耗低、动态范围大、易于集成、没有二次击穿现象、安全工作区域宽等优点。场效应晶体管一般都有栅极(Gate)、漏极(Drain)、源极(Source)三个端。近年有尝试将二维层状材料用于场效应晶体管中。
[0003]二硒化钨(WSe2)具有独特的可调谐带隙的层状结构，已被探索成为用于光伏电池和光电探测器的下一代半导体材料。构建PN结是增强WSe2光响应特性的有效途径，但高质量的基于WSe
2 PN结的光电探测器合成仍面临一些挑战，例如制造工艺复杂、光响应性低、此外，目标材料难以准确定位到另一个薄片上，结处的范德华(vdW)间隙会抑制载流子电荷转移，从而降低器件性能。
[0004]肖特基势垒(Schottky Barrier，SB)形成在WSe2和金属之间的界面处，这将导致高的接触电阻，而WSe2和金属之间的高接触电阻(Rc)是构建基于WSe2的高性能光电探测器的关键障碍。所以，制造具有低接触电阻的原位2D WSe2的PN同质结在技术上仍然具有挑战性。

技术实现思路

[0005]本申请的目的在于提供一种场效应晶体管及其制备方法，旨在解决如何提供性能优异的具有水平同质PN结的场效应晶体管题。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]第一方面，本申请提供一种场效应晶体管，场效应晶体管包括：
[0008]衬底；
[0009]二硒化钨层，形成于衬底上；
[0010]源极和漏极，形成于二硒化钨层上；
[0011]其中，源极和漏极之间的沟道下方的二硒化钨层具有水平同质PN结，水平同质PN结由相邻的本征N+型二硒化钨层和P+型掺杂二硒化钨层形成，P+型掺杂二硒化钨层上形成有钨氧化物外延层。
[0012]第二方面，本申请提供一种上述场效应晶体管的制备方法，包括以下步骤：
[0013]在衬底上制备初始二硒化钨层；
[0014]在初始二硒化钨层上制备源极和漏极；
[0015]在源极和漏极之间的沟道下方的初始二硒化钨层部分表面进行氧等离子体处理形成水平同质PN结。
[0016]本申请第一方面提供的场效应晶体管是一种水平二硒化钨PN结型场效应晶体管，该场效应晶体管的源极和漏极之间的沟道下方的二硒化钨层具有水平同质PN结，通过相邻的本征N+型二硒化钨层和P+型掺杂二硒化钨层形成。这样的水平同质PN结界面处相比异质结界面，不需要克服范德华力以及其他杂质影响，从而吸引了大量的自由电子往钨氧化物外延层转移，形成了欧姆接触，因此本申请场效应晶体管具有低接触电阻和高光响应特性，用于光电探测器中具有卓越的光探测率，具有很好的应用前景。
[0017]本申请第二方面提供的场效应晶体管的制备方法，通过在源极和漏极之间的沟道下方的初始二硒化钨层部分表面进行氧等离子体处理，这样可以沟道下方形成水平同质PN结。这样的制备方法不仅工艺简单，而且通过对二硒化钨形成P+型掺杂作用，调制其能带结构形成水平同质PN结，使得制得的场效应晶体管具有低接触电阻和高光响应特性。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本申请实施例提供的场效应晶体管的结构示意图；
[0020]图2是本申请实施例提供的场效应晶体管的制备方法流程示意图。
具体实施方式
[0021]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0022]本申请中，术语“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0023]本申请中，“至少一种”是指一种或者多种，“多种”是指两种或两种以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。
[0024]应理解，在本申请的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0025]在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
[0026]本申请实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本申请实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本申请实施例说明书公开的范围之内。具体地，本申请实施例说明书中所述的质量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。
[0027]术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，用来将目的如物质彼此区分开，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。例如，在不脱离本申请实施例范围的情况下，第一XX也可以被称为第二XX，类似地，第二XX也可以被称为第一XX。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。
[0028]本申请实施例第一方面提供一种场效应晶体管，如图1所示，场效应晶体管包括：
[0029]衬底；
[0030]二硒化钨层，形成于衬底上；
[0031]源极和漏极，形成于二硒化钨层上；
[0032]其中，源极和漏极之间的沟道下方的二硒化钨层具有水平同质PN结，水平同质PN结由相邻的本征N+型二硒化钨层和P+型掺杂二硒化钨层形成，P+型掺杂二硒化钨层上形成有钨氧化物外延层。
[0033]本申请实施例提供的场效应晶体管是一种水平二硒化钨PN结型场效应晶体管，该场效应晶体管的源极和漏极之间的沟道下方的二硒化钨层具有水平同质PN结，通过相邻的本征N+型二硒化钨层和P+型掺杂二硒化钨层形成。这样的水平同质PN结界面处相比异质结界面，不需要克服范德华力以及其他杂质影响，从而吸引了大量的自由电子往钨氧化物外延层转移，形成了欧姆接触，因此本申请场效应晶体管本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管，其特征在于，所述场效应晶体管包括：衬底；二硒化钨层，形成于所述衬底上；源极和漏极，形成于所述二硒化钨层上；其中，所述源极和所述漏极之间的沟道下方的所述二硒化钨层具有水平同质PN结，所述水平同质PN结由相邻的本征N+型二硒化钨层和P+型掺杂二硒化钨层形成，所述P+型掺杂二硒化钨层上形成有钨氧化物外延层。2.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述P+型掺杂二硒化钨层占所述二硒化钨层面积的20～80％。3.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述二硒化钨层的厚度为10～25nm。4.如权利要求3所述的场效应晶体管，其特征在于，所述钨氧化物外延层由氧等离子体处理二硒化钨层表面形成，所述钨氧化物外延层的厚度为1～3nm。5.如权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述源极和所述漏极之间的沟道宽度为1～3μm；和/或，所述源极的厚度为50～100nm，所述漏极的厚度为50～100nm。6.如权利要求1
‑
5任一项所述的场效应晶体管，其特征在于，所述源极和所述漏极的材料分别独立选自钛、铬和金中的至少一种；和/或，所述衬底包括依次层叠的...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳德武，王新中，刘新科，
申请(专利权)人：深圳信息职业技术学院，
类型：发明
国别省市：