[發明專利]MoS2

在審

• 申請號: 202211596069.6
• 申請日: 2022-12-12
• 公開（公告）號: CN115881782A
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 李京波;楊亞妮;霍能杰
• 申請（專利權）人: 浙江芯科半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/10
• 分類號: H01L29/10;H01L29/24;H01L21/335;H01L29/772
• 代理公司: 杭州五洲普華專利代理事務所(特殊普通合伙) 33260
• 代理人: 朱林軍

本申請公開了一種MoS₂短溝道晶體管及其制備方法，其中MoS₂短溝道晶體管包括：氧化硅片，具有硅基襯底以及位于硅基襯底上方的二氧化硅層；第一電極，位于所述二氧化硅層上；MoS₂層，位于所述二氧化硅層上且靠近所述第一電極，第一電極和MoS₂層之間具有隔離空間；鈦層，位于第一電極和MoS₂層的上方，且具有填充所述隔離空間的填充部；氧化鈦層，位于所述鈦層的表面；第二電極，位于所述氧化鈦層和MoS₂層的表面。本申請通過鈦層的氧化來形成的氧化鈦層，其過程與光刻分辨率無關，能夠形成具有nm級別溝道長度的晶體管。

技術領域

本發明涉及晶體管領域，具體涉及MoS₂短溝道晶體管及其制備方法。

背景技術

隨著場效應晶體管(FET)溝道長度的縮小，硅基半導體已逐漸接近其物理極限。摩爾定律(即每片芯片的組件大約每兩年翻一番)的發展已經減緩。

現有技術更多地關注于縮放柵極長度而不是溝道長度，但縮放柵極長度的工藝較為復雜。對于傳統的平面結構，溝道長度受到光刻精度的限制，溝道長度很難減小到nm級別。

發明內容

本發明針對上述問題，提出了MoS₂短溝道晶體管及其制備方法。

本發明采取的技術方案如下：

一種MoS₂短溝道晶體管的制備方法，包括以下步驟：

(1)準備氧化硅片，所述氧化硅片具有硅基襯底以及位于硅基襯底上方的二氧化硅層，通過光刻工藝和電子束蒸鍍方法在二氧化硅層上形成第一電極；

(2)將MoS₂薄膜轉移至二氧化硅層上且靠近所述第一電極，形成MoS₂層；

(3)通過光刻工藝和電子束蒸鍍方法在第一電極和MoS₂層上形成鈦層，所述鈦層具有位于所述第一電極和MoS₂層之間的填充部；

(4)加熱氧化，在鈦層表面形成氧化鈦層；

(5)通過光刻工藝和電子束蒸鍍方法在氧化鈦層和MoS₂層上形成第二電極。

溝道長度就是氧化鈦層的厚度，氧化鈦層的厚度在10nm左右，本申請通過鈦層的氧化來形成的氧化鈦層，其過程與光刻分辨率無關，能夠形成具有nm級別溝道長度的晶體管。本申請能夠得到nm級別溝道的晶體管，使得器件尺寸大大縮小，并且該器件具有良好的開關比。

實際上，鈦層是金屬，相當于一個電極，但是后續表面被氧化，因此需要有一個延伸電極，第一電極就是這個延伸電極。

于本發明其中一實施例中，所述步驟(2)中，使用PDMS剝離得到MoS₂薄膜，然后將PDMS置于轉移平臺，調整好MoS₂薄膜的角度后將轉移平臺的加熱臺升溫到60℃，最后將MoS₂薄膜壓到第一電極附近，形成MoS₂層。

于本發明其中一實施例中，所述MoS₂層的厚度為1～40nm。

于本發明其中一實施例中，所述步驟(4)中，將步驟(3)得到的器件的鈦層朝上，置于滑軌管式爐中，控制滑軌管式爐在15分鐘內升溫到300攝氏度，穩定的通入80sccm的氧氣，氧化鈦層1h，得到氧化鈦層。

于本發明其中一實施例中，所述第一電極和第二電極的材質均為金。

于本發明其中一實施例中于，所述第一電極和第二電極的厚度均為50nm。