[发明专利]基于铁电栅介质的负电容二硫化钼晶体管及其制备方法有效
| 申请号： | 201710743092.6 | 申请日： | 2017-08-25 |
| 公开（公告）号： | CN107611033B | 公开（公告）日： | 2020-03-20 |
| 发明（设计）人： | 刘新科;刘强;俞文杰 | 申请（专利权）人： | 深圳大学 |
| 主分类号： | H01L21/34 | 分类号： | H01L21/34;H01L21/44;H01L29/423;H01L29/78 |
| 代理公司： | 深圳市中科创为专利代理有限公司 44384 | 代理人： | 谭雪婷;彭西洋 |
| 地址： | 518000 广东*** | 国省代码： | 广东;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 基于 铁电栅 介质 电容 二硫化钼 晶体管 及其 制备 方法 | ||
1.一种基于铁电栅介质的负电容二硫化钼晶体管的制备方法，其特征在于：
Sl：在SiO2衬底表面生长一二维材料薄膜；
S2：光刻定义二维材料薄膜的有源区域，并将其他区域的二维材料薄膜刻蚀掉；
S3：在二维材料薄膜表面生长第一High-K层；
S4：在第一High-K层表面生长第一TiN层；
S5：在第一TiN层表面生长一铁电栅介质薄膜层；
S6：在铁电栅介质薄膜层表面生长第二TiN层；
S7：在第二TiN层表面生长第二High-K层；
S8：在第二High-K层表面生长第三TiN层；
S9：进行光刻，定义栅极金属区域，并剥离出栅电极；
S10：对金属栅极进行光刻保护，刻蚀掉非栅极区域的介质层，并漏出二维材料薄膜的源漏接触区域；
S11：光刻定义器件的源漏极区域，形成源电极和漏电极；
其中，步骤S1中，生长的所述二维材料薄膜为MoS2薄膜，或二硫化钨薄膜、或黑磷薄膜，所述MoS2薄膜为单层MoS2薄膜、或多层MoS2薄膜；
步骤S3-S8中，生长的所述第一High-K层、所述第二High-K层、所述第一TiN层、所述第二TiN层、所述第三TiN层的厚度均优选为5nm；并且，所述第一High-K层、所述第二High-K层均为Al2O3层。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S5中，生长的所述铁电栅介质薄膜层为钛酸钡铁电薄膜层、或PZT铁电薄膜层、钙钛矿铁电材料薄膜层、有机铁电材料薄膜层。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S5中，生长的所述铁电栅介质薄膜层的厚度优选为20nm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S9中，是采用电子束蒸发在第三TiN层表面生长一层Ti/Au金属层，通过lift-off工艺剥离出栅电极。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤S11中，是采用电子束蒸发制备源漏金属，并通过lift-off工艺形成源电极和漏电极。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤S11中，所制备的源漏金属为Al金属，其厚度优选为50nm。
7.一种采用权1-6任一权利要求的制备方法所制备的基于铁电栅介质的负电容二硫化钼晶体管，其特征在于，SiO2衬底，在SiO2衬底表面生长的二维材料薄膜，在二维材料薄膜表面依次生长第一High-K层、第一TiN层、铁电栅介质薄膜层、第二TiN层、第二High-K层、第三TiN层，栅电极，源极和漏极。
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H01L 半导体器件；其他类目中不包括的电固体器件
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H01L21-02 .半导体器件或其部件的制造或处理
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H01L21-70 .由在一共用基片内或其上形成的多个固态组件或集成电路组成的器件或其部件的制造或处理；集成电路器件或其特殊部件的制造
