[发明专利]一种激光局部加热制备P型二维材料MOSFET的方法

说明书

本发明涉及一种激光局部加热制备P型二维材料MOSFET的方法，制备方法包括如下步骤：步骤一，采用硅材料形成衬底(1)；步骤二，在衬底(1)上生长形成二氧化硅绝缘层(2)；步骤三，在所述的二氧化硅绝缘层(2)上覆盖一层二维材料(3)；步骤四，激光加热所述二维材料(3)两端，使得二维材料的两端氧化并转变为具有金属特性的氧化物(4)；步骤五，在两端的氧化物(4)上分别生长形成源电极(5)和漏电极(6)；步骤六，在衬底(1)下方生长形成背电极(7)。与现有技术相比，本发明中金属氧化物和TMDC材料之间的接触势垒高度降低，接触电阻减小，使得器件的迁移率及驱动电流提高。

技术领域

本发明涉及一种半导体制备技术，尤其是涉及一种激光局部加热制备P型二维材料MOSFET的方法。

背景技术

金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)是一种可以广泛使用在模拟电路与数字电路的场效晶体管(field-effect transistor)。MOSFET依照其“通道”(工作载流子)的极性不同，可分为“N型”与“P型”的两种类型，通常又称为NMOSFET与PMOSFET，其他简称尚包括NMOS、PMOS等。

随着硅基晶体管的尺寸逐渐接近物理极限，以新材料、新结构和新原理为主要特征的新器件技术开始受到广泛的关注。其中二维过渡金属硫族化合物半导体(TMDC，包括MoS₂、MoSe₂、WS₂等)具有1-2eV的带隙、良好的空气稳定性和工艺兼容性，非常适合CMOS器件集成，有望给微电子器件带来新的技术变革。但是在一般情况下，TMDC材料中由于存大量的S或者Se空位，使得二维材料呈现N型半导体。同时，金属电极和二维材料接触时，由于费米能级的钉扎效应，导致金属的功函数靠近二维材料导带，从而形成N型TMDC晶体管。CMOS结构的TMDC晶体管器件在微电子领域的大量使用有待于二维材料制作P型晶体管的技术进展。

另一方面，目前二维过渡金属硫族化合物晶体管在性能研究上取得了很大进步，但实验上TMDC晶体管的迁移率远低于理论极限。二维材料与金属电极形成金半接触引起的较大接触电阻，是制约TMDC基MOSFET晶体管的性能在微电子领域应用的关键瓶颈。

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种激光局部加热制备P型二维材料MOSFET的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

制备方法包括如下步骤：

步骤一，采用硅材料形成衬底；

步骤二，在衬底上生长形成二氧化硅绝缘层；

步骤三，在所述的二氧化硅绝缘层上覆盖一层二维材料；

步骤四，激光加热所述二维材料两端，使得二维材料的两端氧化并转变为具有金属特性的氧化物；

步骤五，在两端的氧化物上分别生长形成源电极和漏电极；

步骤六，在衬底下方生长形成背电极。