[發明專利]一種基于低維材料的波導晶體管探測器及其制備方法

有效

• 申請號: 202110013746.6
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112331728B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 周志強;王丹;劉巍;王任凡
• 申請（專利權）人: 武漢敏芯半導體股份有限公司
• 主分類號: H01L31/0232
• 分類號: H01L31/0232;H01L31/113;H01L31/18
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 黃耀威

1.一種基于低維材料的波導晶體管探測器，其特征在于，包括：

SOI層，所述SOI層包括：底層(1)和波導(2)，在底層(1)上設有波導(2)，其中，所述波導(2)的寬度為450nm，高度為220nm；

低維半導體層(3)，覆蓋在所述底層(1)和所述波導(2)上方；

源極(4)，設置在所述低維半導體層(3)的上方，位于所述波導(2)的一側；

漏極(5)，設置在所述低維半導體層(3)的上方，位于所述波導(2)的另一側；

柵極(6)，設置在所述低維半導體層(3)的上方，位于所述波導(2)的上方；

柵介質層(8)，所述柵介質層(8)覆蓋在位于所述波導(2)頂部的低維半導體層(3)上方，所述柵極(6)設置在所述柵介質層(8)的上方；

所述底層(1)包括：硅襯底層(11)和二氧化硅層(12)，在所述硅襯底層(11)上覆蓋二氧化硅層(12)，所述波導(2)設置在所述二氧化硅層(12)上；

還包括隔離層(7)，覆蓋在所述二氧化硅層(12)和所述波導(2)上方，所述低維半導體層(3)覆蓋在所述隔離層(7)上方；

所述隔離層(7)的選用材料包括：氧化鋁和/或氧化鉿，隔離層(7)的厚度為3-5nm；

所述源極(4)和所述漏極(5)的選用材料包括下列至少之一：鈦、金、鈀、鉑、鈧，所述源極(4)和所述漏極(5)寬度為500nm~1μm，所述源極(4)和所述漏極(5)厚度為30nm-70nm。

2.根據權利要求1所述的基于低維材料的波導晶體管探測器，其特征在于，波導(2)包括下列至少之一：硅波導、SiO2波導、Si3N4波導。

3.根據權利要求1所述的基于低維材料的波導晶體管探測器，其特征在于，所述柵介質層(8)的選用材料包括：氧化鋁和/或氧化鉿。

4.根據權利要求1所述的基于低維材料的波導晶體管探測器，其特征在于，所述低維半導體層(3)的材料選用下列至少之一：碳納米管薄膜、黑磷、二硫化鉬、二硫化鎢。

5.根據權利要求1所述的基于低維材料的波導晶體管探測器，其特征在于，所述柵極(6)選用的材料包括：鈀和/或氧化銦錫。

6.一種基于低維材料的波導晶體管探測器的制備方法，其特征在于，步驟包括：

預先設置包含底層和波導的SOI層，其中，所述波導的寬度為450nm，高度為220nm，所述底層包括：硅襯底層和二氧化硅層，在所述硅襯底層上覆蓋二氧化硅層，所述波導設置在所述二氧化硅層上；

在所述底層和所述波導上方利用沉積工藝覆蓋隔離層，其中，所述隔離層的選用材料包括：氧化鋁和/或氧化鉿；

在所述隔離層上方通過膜轉移工藝、或生長工藝設置低維半導體層；

在所述波導頂部的低維半導體層上方利用沉積工藝覆蓋柵介質層；

在所述柵介質層的上方設置柵極，在所述柵極兩側的低維半導體層上分別設置漏極和源極，所述漏極和所述源極分別位于所述波導的兩側，其中，所述源極和所述漏極的選用材料包括下列至少之一：鈦、金、鈀、鉑、鈧，所述源極和所述漏極寬度為500nm~1μm，所述源極和所述漏極厚度為30nm-70nm。