[實(shí)用新型]一種MoS2基量子阱型調(diào)制摻雜場(chǎng)效應(yīng)晶體管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201820167764.3
• 申請(qǐng)日: 2018-01-31
• 公開（公告）號(hào): CN207834306U
• 公開（公告）日: 2018-09-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李國(guó)強(qiáng);黃烈根;王文樑;鄭昱林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/06
• 分類號(hào): H01L29/06;H01L29/417;H01L29/45;H01L29/786;H01L21/28;H01L21/336;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本實(shí)用新型屬于微電子器件技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種MoS₂基量子阱型調(diào)制摻雜場(chǎng)效應(yīng)晶體管。MoS₂基量子阱型調(diào)制摻雜場(chǎng)效應(yīng)晶體管自下至上依次包括襯底、AlN緩沖層、AlGaN緩沖層、GaN層、量子阱型結(jié)構(gòu)層，所述量子阱型結(jié)構(gòu)層為MoS_2xSe_2(1?x)層/MoS₂層/MoS_2xSe_2(1?x)層；所述量子阱型結(jié)構(gòu)層的上方設(shè)有源電極、漏電極和柵電極；柵電極設(shè)置在源電極和漏電極之間。本實(shí)用新型采用量子阱型結(jié)構(gòu)，在此結(jié)構(gòu)中存在兩個(gè)平行的異質(zhì)界面，最大電流薄層和電流都加倍；MoS₂溝道層夾在兩個(gè)勢(shì)壘之間，能夠更好地限制載流子?？傊緦?shí)用新型的晶體管具有優(yōu)異的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于微電子器件領(lǐng)域，涉及半導(dǎo)體器件，具體涉及一種MoS₂基量子阱型調(diào)制摻雜場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MODFET)。

背景技術(shù)

近年來，隨著微電子技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及航空航天、電子對(duì)抗和雷達(dá)通訊等相關(guān)領(lǐng)域的迫切需求，發(fā)展新型高頻、高功率半導(dǎo)體器件收到人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。雙極性晶體管(BJF)和功率金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (MOSFET)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在高功率用途上。BJF是少子器件，其功率處理能力在較高工作頻率下不會(huì)受到限制。MOSFET的制造工藝復(fù)雜、山脊電容較大，嚴(yán)重影響了其頻率特性。而MODFET的調(diào)制摻雜溝道可避免在低溫下起主要作用的雜質(zhì)散射，使得調(diào)制摻雜溝道有優(yōu)良的遷移率，所以MODFET能更好地應(yīng)用于高頻微波領(lǐng)域。

MODFETs主要采用III-V族化合物半導(dǎo)體材料，如砷化鎵，但其相對(duì)較低的領(lǐng)結(jié)擊穿電場(chǎng)和熱導(dǎo)率限制了他們?cè)诖蠊β暑I(lǐng)域的應(yīng)用。而二維過渡金屬硫族化合物因其豐富的電學(xué)、光學(xué)、力學(xué)、化學(xué)物理性質(zhì)，已受到廣泛的關(guān)注。尤其是二硫化鉬(MoS₂)，作為一種寬帶隙(單層為1.8eV)、低維度的半導(dǎo)體材料，MoS₂在低靜態(tài)功耗、高開關(guān)比器件上有很好的應(yīng)用，是一種有潛力的后硅時(shí)代材料。

在此背景下，設(shè)計(jì)并制備出結(jié)構(gòu)優(yōu)良、性能優(yōu)異的MoS₂基MODFET尤為重要。

實(shí)用新型內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種MoS₂基量子阱型調(diào)制摻雜場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種MoS₂基量子阱型調(diào)制摻雜場(chǎng)效應(yīng)晶體管，自下至上依次包括襯底、AlN 緩沖層、AlGaN緩沖層、GaN層、量子阱型結(jié)構(gòu)層，所述量子阱型結(jié)構(gòu)層為 MoS_2xSe_2(1-x)層/MoS₂層/MoS_2xSe_2(1-x)層；所述量子阱型結(jié)構(gòu)層的上方設(shè)有源電極、漏電極和柵電極；柵電極設(shè)置在源電極和漏電極之間。

所述襯底包括藍(lán)寶石、Si、SiC、GaN、ZnO、LiGaO₂、LaSrAlTaO₆、Al或 Cu。

量子阱型結(jié)構(gòu)層中MoS_2xSe_2(1-x)層相同或不同，0.2≤x≤0.9；

源電極和漏電極為MoO₃/Au、Ti/Al/Ni/Au或Ni/Au，Au位于最頂層；

柵電極為ZrO₂/Ni或TiO₂/Ni，ZrO₂、TiO₂設(shè)置于量子阱型結(jié)構(gòu)層的上方。