[發明專利]降低二維晶體材料接觸電阻的方法

有效

• 申請號: 201310254601.0
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN104253015B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 賈昆鵬;粟雅娟;朱慧瓏;趙超
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02
• 代理公司: 北京維澳專利代理有限公司11252
• 代理人: 王立民

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種降低二維晶體材料接觸電阻的方法。

背景技術

集成電路及微機械技術高速發展，近年來新材料、新工藝和新器件不斷的涌現，尤其是新型材料得到了更加廣泛的關注。二維晶體材料自從問世就得到了廣泛的關注，現有的二維晶體材料例如石墨烯、過渡金屬的二硫化物以及鍺烯等，其具有優良的電學特性，主要應用于制造場效應管以及微機械傳感器等。

然而，在這些二維晶體材料在應用時，都不可避免的會遇到與其他材料之間的接觸電阻的問題，而降低接觸電阻正是更好的發揮其優良電學特性的關鍵。例如，對于石墨烯材料，由于其在室溫下具有超高的載流子遷移率，而被用于溝道材料制作晶體管，然而石墨烯與其他材料的接觸電阻不能被有效降低，接觸電阻在長溝道器件時可以有比較高的容忍度，但是對于短溝道器件，接觸電阻的大小與溝道電子大小相當時則會極大的影響器件的性能。石墨烯與其他材料的接觸電阻已經成為石墨烯器件縮小尺寸、提高性能的一個主要限制因素。

發明內容

本發明的目的旨在至少解決上述技術缺陷之一，提供一種利于降低二維晶體材料與其他材料之間接觸電阻的方法。

本發明提供了一種降低二維晶體材料接觸電阻的方法，包括：

提供襯底，所述襯底上具有二維晶體材料層；

在所述二維晶體材料層上形成圖案化的掩膜層；

在掩膜層及二維晶體材料層上形成接觸材料層，接觸材料為金屬材料；

在形成接觸材料層之后進行離子注入，轟擊二維晶體材料以至少形成空位，其中，接觸材料層的種類、厚度以及注入的離子類型和能量可調，以調節轟擊效果；

去除掩膜層及其上的接觸材料層；

進行熱退火使空位與接觸材料成鍵，進而降低接觸電阻。

優選地，所述掩膜層為光刻膠；采用剝離工藝去除掩膜層上的接觸材料層。

優選地，所述掩膜層為硬掩膜；采用濕法刻蝕腐蝕掩膜層，繼而去除其上的接觸材料層。

優選地，所述二維晶體材料層為石墨烯、過渡金屬的二硫化物以及鍺烯。

優選地，在所述二維晶體材料層上形成圖案化的掩膜層之后，在掩膜層及二維晶體材料層上形成接觸材料層之前，還包括步驟：進行熱退火。

優選地，熱退火的溫度為350℃-500℃，熱退火的時間為1-30分鐘。

本發明實施例提供的降低二維晶體材料接觸電阻的方法，在掩膜層上形成接觸材料層后，進行離子注入，來調整二維晶體材料層與接觸材料層界面處的離子注入濃度，并且施加退火工藝，進而降低他們之間的接觸電阻，不需要額外增加掩膜版和刻蝕工藝，自對準實現二維晶體材料層接觸電阻的調整，有效降低了二維晶體材料與接觸材料的接觸電阻。

附圖說明

本發明上述的和/或附加的方面和優點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1示出了根據本發明實施例的半導體器件的形成方法的流程圖；

圖2-圖7示出了根據本發明實施例的半導體器件的各個形成階段的截面示意圖。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發明，而不能解釋為對本發明的限制。

正如背景技術中的描述，為了減小二維晶體材料的接觸電阻，本發明提供了一種降低二維晶體材料接觸電阻的方法，包括：提供襯底，所述襯底上具有二維晶體材料層；在所述二維晶體材料層上形成圖案化的掩膜層；

在掩膜層及二維晶體材料層上形成接觸材料層；進行離子注入；去除掩膜層及其上的接觸材料層；進行熱退火工藝；進行后續工藝加工。

為了更好的理解本發明，以下將結合流程圖1和本發明實施例的示意圖對本發明的形成方法進行詳細的描述。

在步驟S01，提供襯底200，所述襯底200上具有二維晶體材料層202，如圖2所示。

在本發明中，所述襯底200可以為任意需要轉移石墨烯或其他二維晶體材料并作為金屬接觸的襯底，或其他襯底，例如單晶硅、多晶硅、非晶硅、鍺、硅鍺、碳化硅、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵、合金半導體或其他化合物半導體，所述襯底200還可以為疊層半導體結構，例如Si/SiGe、絕緣體上硅(SOI)或絕緣體上硅鍺(SGOI)。此處僅為示例，本發明并不限于此。