【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微电子，具体是涉及一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法。
技术介绍
1、近年来，由于电子工业不断小型化发展，器件尺寸逐渐缩小至纳米尺度，不断逼近摩尔定律的发展极限和芯片制备工艺的物理极限，以硅基为主的半导体集成电路面临着一系列挑战，半导体行业逐步进入“后摩尔时代”。以过渡金属硫族化合物为代表的二维半导体材料，它们具有原子级厚度、高迁移率、宽带隙等特点，有望实现更高性能的三维架构的集成电路，成为替代硅(si)基半导体的热门材料之一。b.radisavljevic等人报道了基于单层二硫化钼(mos2)的双栅结构高开关比n型场效应晶体管(fet)(radisavljevic b,radenovic a,brivio j,et al.single-layer mos2 transistors[j/ol].naturenanotechnology,2011,6:147–150.)。yongji gong等人报道了基于二硫化钨(ws2)/mos2垂直异质结的晶体管(gong y,lin j,wang x,et al.vertical and in-planeheterostructures from ws2/mos2monolayers[j].nature materials,2014,13:1135–1142.)。
2、中国专利cn113871472a提出了一种基于离子栅mos2晶体管的不平衡三值逻辑门的实现方法。目前，石墨烯、过渡金属硫化物等低维材料在逻辑电子器件方面的研究已取得显著进展，然而基于此
技术实现思路
1、(一)要解决的技术问题
2、本专利技术主要针对以上问题，本专利技术提出一种操作简便、不需要对过渡金属硫化物进行刻蚀图形化、生长位置高度可控、同时兼容p型以及n型过渡金属硫化物的基于溶液法化学气相沉积(cvd)的二硫化钼/二硫化钨垂直异质结制备方法。
3、(二)技术方案
4、为实现上述目的，本专利技术提供了一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，该方法包括如下步骤：
5、步骤s1、提供一种金属基板用作少层石墨烯薄膜的生长衬底，并沉积石墨烯薄膜；
6、步骤s2、将制备好的石墨烯薄膜转移至绝缘衬底基片上；
7、步骤s3、对绝缘基底上的石墨烯薄膜进行图案化处理形成领结型石墨烯阵列，并在两侧沉积金属电极以及后续打线所需的金属平面；
8、步骤s4、在样品基片表面旋涂光刻胶掩模，经曝光清洗保留外围金属平面表面掩膜，在无掩膜的领结型石墨烯阵列表面沉积介电层材料作为封装材料，其余有光刻胶掩膜保护区域沉积的材料经有机溶液清洗连光刻胶掩膜一同去除，露出金属平面以及部分金属电极；
9、步骤s5、在介电层材料表面旋涂钼源前驱体溶液成膜，然后在领结型石墨烯阵列区域通过热辐射分解得到mos2；
10、步骤s6、使用有机溶剂去除样品基片表面的钼源前驱体溶液，旋涂钨源前驱体溶液成膜，重复步骤s5中的制备方法在有在领结型石墨烯阵列区域制备ws2，最后使用有机溶液去除剩余钼源前驱体溶液，最终得到mos2/ws2垂直异质结阵列。
11、进一步地，步骤s1中的金属基板为铜、镍中的其中一种。
12、进一步地，采用cvd技术制备在金属基板上制备厘米级3-5层均匀单晶石墨烯薄膜，石墨烯薄膜被制备成中心电沟道宽度为1.5μm的结型器件。
13、进一步地，步骤s2中，绝缘衬底基片选择氧化硅或覆盖有绝缘层的硅中的其中一种。
14、进一步地，步骤s2中，所采用的石墨烯薄膜转移技术选取支撑层辅助转移法或电化学转移法中的其中一种。
15、进一步地，步骤s3中，使用光刻机以及反应离子刻蚀设备对石墨烯薄膜进行图案化处理，采用电子束蒸发或磁控溅射设备中的其中一种进行金属电极沉积。
16、进一步地，步骤s4中，所采用的介电层材料为三氧化二铝薄膜，使用原子层沉积技术在带有领结型石墨烯阵列区域的基底表面沉积制备。
17、进一步地，步骤s5和步骤s6中，采用四硫带钼酸铵配置溶液作为制备mos2的钼源前驱体溶液，采用四硫代钨酸铵配置溶液作为制备ws2的钨源前驱体溶液。
18、进一步地，在步骤s5和步骤s6中，在石墨烯器件区域通过热辐射分解的步骤包括：将样品基片放入反应腔中的芯片座上，打线连接金属平面，使石墨烯器件的正负极与外部直流电源连通，使用溶液法cvd在介电层材料上制备mos2和ws2。
19、进一步地，反应腔为类管式炉结构的封闭气密腔体，腔体材料为石英，配置一个进气口和一个出气口，具有一个多引脚的芯片插座，该芯片插座连接至腔体外部直流电源；该芯片插座的引脚经定义与石墨烯器件连接，使用外部直流电源为石墨烯器件供电。
20、(三)有益效果
21、与现有技术相比，本专利技术提供的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，具有如下效果：
22、1.操作简便：本方法利用溶液法化学气相沉积(cvd)，无需对过渡金属硫化物进行刻蚀图形化，操作更加简便。
23、2.高度可控性：通过在石墨烯器件上使用溶液法cvd，在介电层上制备n型mos2和ws2，可以实现对过渡金属硫化物的位置和厚度进行高度可控。
24、3.兼容性：本方法与cmos技术兼容，采用成熟的微纳加工技术制备石墨烯薄膜和石墨烯器件阵列，满足集成化应用的基础要求。
25、4.避免污染和性能衰减：相较于传统方法中的光刻胶掩模曝光和刻蚀工艺，本方法在步骤s5和步骤s6中避免了这些工艺，规避了对材料的污染以及性能衰减的影响。
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1.一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤S1中的金属基板为铜、镍中的其中一种。
3.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，采用CVD技术制备在金属基板上制备厘米级3-5层均匀单晶石墨烯薄膜，石墨烯薄膜被制备成中心电沟道宽度为1.5μm的结型器件。
4.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤S1中，绝缘衬底基片选择氧化硅或覆盖有绝缘层的硅中的其中一种。
5.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤S2中，所采用的石墨烯薄膜转移技术选取支撑层辅助转移法或电化学转移法中的其中一种。
6.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤S3中，使用光刻机以及反应离子刻蚀设备对石墨烯薄膜进行图案化处理，采用电子束蒸发或磁控溅射设备
7.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤S4中，所采用的介电层材料为三氧化二铝薄膜，使用原子层沉积技术在带有领结型石墨烯阵列区域的基底表面沉积制备。
8.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤S5和步骤S6中，采用四硫带钼酸铵配置溶液作为制备MoS2的钼源前驱体溶液，采用四硫代钨酸铵配置溶液作为制备WS2的钨源前驱体溶液。
9.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，在步骤S5和步骤S6中，在石墨烯器件区域通过热辐射分解的步骤包括：将样品基片放入反应腔中的芯片座上，打线连接金属平面，使石墨烯器件的正负极与外部直流电源连通，使用溶液法CVD在介电层材料上制备MoS2和WS2。
10.如权利要求9所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，反应腔为类管式炉结构的封闭气密腔体，腔体材料为石英，配置一个进气口和一个出气口，具有一个多引脚的芯片插座，该芯片插座连接至腔体外部直流电源；该芯片插座的引脚经定义与石墨烯器件连接，使用外部直流电源为石墨烯器件供电。
...【技术特征摘要】
1.一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤s1中的金属基板为铜、镍中的其中一种。
3.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，采用cvd技术制备在金属基板上制备厘米级3-5层均匀单晶石墨烯薄膜，石墨烯薄膜被制备成中心电沟道宽度为1.5μm的结型器件。
4.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤s1中，绝缘衬底基片选择氧化硅或覆盖有绝缘层的硅中的其中一种。
5.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤s2中，所采用的石墨烯薄膜转移技术选取支撑层辅助转移法或电化学转移法中的其中一种。
6.如权利要求1所述的一种晶圆级二硫化钼二硫化钨垂直异质结阵列制备方法，其特征在于，步骤s3中，使用光刻机以及反应离子刻蚀设备对石墨烯薄膜进行图案化处理，采用电子束蒸发或磁控溅射设备中的其中一种进行金属电极沉积。
7.如权...
【专利技术属性】
技术研发人员：高立群，齐志强，董亭亭，张鹏斐，张意，
申请(专利权)人：华中光电技术研究所中国船舶集团有限公司第七一七研究所，
类型：发明
国别省市：
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