[發明專利]單層MoS2

有效

• 申請號: 202110686636.6
• 申請日: 2021-06-21
• 公開（公告）號: CN113644138B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 呂紅亮;賈紫驥;孫佳樂;呂智軍;張玉明;張義門
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L29/88
• 分類號: H01L29/88;H01L21/329;H01L29/267
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明公開了一種單層MoSsubgt;2/subgt;?Si基隧穿二極管及其制備方法，涉及半導體技術領域，該方法包括：提供第一襯底，并在第一襯底的一側表面制備SiOsubgt;2/subgt;隔離區，得到第一襯底結構；獲取第二襯底，第二襯底包括預先生長得到的單層MoSsubgt;2/subgt;；利用外延層轉印技術，將單層MoSsubgt;2/subgt;轉移至第一表面；圖形化所述單層MoSsubgt;2/subgt;，形成單層MoSsubgt;2/subgt;溝道層；在第一表面淀積形成第一電極和第二電極，使第二電極與SiOsubgt;2/subgt;隔離區及單層MoSsubgt;2/subgt;溝道層直接接觸，獲得制作完成的單層MoSsubgt;2/subgt;?Si基隧穿二極管。本發明提供的單層MoSsubgt;2/subgt;?Si基隧穿二極管及其制備方法能夠降低界面缺陷密度，進而抑制陷阱輔助隧穿，并從工藝角度改善器件的亞閾值擺幅。

技術領域

本發明屬于半導體技術領域，具體涉及一種單層MoS₂-Si基隧穿二極管及其制備方法。

背景技術

隨著MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor?Field-Effect?Transistor，金屬-氧化物半導體場效應晶體管)器件特征尺寸逐漸達到深亞微米，短溝道效應隨之顯現，導致泄漏電流上升，進而使器件功耗增大、可靠性降低，因此需要追求超陡峭器件。然而，MOSFET由于玻爾茲曼拖尾效應，使得室溫下其亞閾值擺幅無法突破60mV/dec的限制，這是MOSFET使用熱電子輸運的導電機制決定的，因此尋求新機理的超陡峭器件刻不容緩。

相關技術中，新型器件TFET(Tunneling?Field-Effect?Transistor，隧穿場效應晶體管)引發了廣大關注。TFET的工作原理是帶帶隧穿機制，因而能夠擺脫玻爾茲曼拖尾效應的影響，擁有更陡峭的亞閾擺率以及優異的關態特性。然而，在材料選擇上，傳統Si基TFET由于間接帶隙且禁帶寬度較大的性質，隧穿效率低，同時對于同質隧穿結來說，雙極效應也較為顯著，這會使得亞閾擺率和關態特性變差。此外，形成Ⅱ型能帶結構的異質結能帶結構是最為理想的隧穿結，但傳統意義上的體材料形成的異質隧穿結具晶格失配嚴重、陷阱輔助隧穿等一系列問題，進而導致器件性能較差。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種單層MoS₂-Si基隧穿二極管及其制備方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

第一方面，本發明提供一種單層MoS₂-Si基隧穿二極管的制備方法，包括：

提供第一襯底，并在所述第一襯底的一側表面制備SiO₂隔離區，得到第一襯底結構；其中，沿第一方向，所述第一襯底結構包括相對設置的第一表面和第二表面，所述第一方向與所述第一襯底結構所在的平面垂直；

獲取第二襯底，所述第二襯底包括預先生長得到的單層MoS₂；

利用外延層轉印技術，將所述單層MoS₂轉移至所述第一表面；

圖形化所述單層MoS₂，形成單層MoS₂溝道層；所述單層MoS₂溝道層在所述第一方向上的正投影覆蓋至少部分第一邊界，所述第一邊界為所述SiO₂隔離區與所述第一襯底的接觸面在所述第一襯底結構所在平面的正投影，其中，所述接觸面與所述第一襯底結構所在的平面垂直；

在所述第一表面淀積形成第一電極和第二電極，使所述第二電極與所述SiO₂隔離區及所述單層MoS₂溝道層直接接觸，獲得制作完成的單層MoS₂-Si基隧穿二極管。