[發明專利]基于鐵電柵介質的負電容二硫化鉬晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201710743092.6
• 申請日: 2017-08-25
• 公開（公告）號: CN107611033B
• 公開（公告）日: 2020-03-20
• 發明（設計）人: 劉新科;劉強;俞文杰
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: H01L21/34
• 分類號: H01L21/34;H01L21/44;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 深圳市中科創為專利代理有限公司 44384
• 代理人: 譚雪婷;彭西洋

1.一種基于鐵電柵介質的負電容二硫化鉬晶體管的制備方法，其特征在于：

Sl：在SiO₂襯底表面生長一二維材料薄膜；

S2：光刻定義二維材料薄膜的有源區域，并將其他區域的二維材料薄膜刻蝕掉；

S3：在二維材料薄膜表面生長第一High-K層；

S4：在第一High-K層表面生長第一TiN層；

S5：在第一TiN層表面生長一鐵電柵介質薄膜層；

S6：在鐵電柵介質薄膜層表面生長第二TiN層；

S7：在第二TiN層表面生長第二High-K層；

S8：在第二High-K層表面生長第三TiN層；

S9：進行光刻，定義柵極金屬區域，并剝離出柵電極；

S10：對金屬柵極進行光刻保護，刻蝕掉非柵極區域的介質層，并漏出二維材料薄膜的源漏接觸區域；

S11：光刻定義器件的源漏極區域，形成源電極和漏電極；

其中，步驟S1中，生長的所述二維材料薄膜為MoS₂薄膜，或二硫化鎢薄膜、或黑磷薄膜，所述MoS₂薄膜為單層MoS₂薄膜、或多層MoS₂薄膜；

步驟S3-S8中，生長的所述第一High-K層、所述第二High-K層、所述第一TiN層、所述第二TiN層、所述第三TiN層的厚度均優選為5nm；并且，所述第一High-K層、所述第二High-K層均為Al₂O₃層。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟S5中，生長的所述鐵電柵介質薄膜層為鈦酸鋇鐵電薄膜層、或PZT鐵電薄膜層、鈣鈦礦鐵電材料薄膜層、有機鐵電材料薄膜層。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟S5中，生長的所述鐵電柵介質薄膜層的厚度優選為20nm。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟S9中，是采用電子束蒸發在第三TiN層表面生長一層Ti/Au金屬層，通過lift-off工藝剝離出柵電極。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟S11中，是采用電子束蒸發制備源漏金屬，并通過lift-off工藝形成源電極和漏電極。

6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于：步驟S11中，所制備的源漏金屬為Al金屬，其厚度優選為50nm。

7.一種采用權1-6任一權利要求的制備方法所制備的基于鐵電柵介質的負電容二硫化鉬晶體管，其特征在于，SiO₂襯底，在SiO₂襯底表面生長的二維材料薄膜，在二維材料薄膜表面依次生長第一High-K層、第一TiN層、鐵電柵介質薄膜層、第二TiN層、第二High-K層、第三TiN層，柵電極，源極和漏極。