[发明专利]降低二维晶体材料接触电阻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种降低二维晶体材料接触电阻的方法。

背景技术

集成电路及微机械技术高速发展，近年来新材料、新工艺和新器件不断的涌现，尤其是新型材料得到了更加广泛的关注。二维晶体材料自从问世就得到了广泛的关注，现有的二维晶体材料例如石墨烯、过渡金属的二硫化物以及锗烯等，其具有优良的电学特性，主要应用于制造场效应管以及微机械传感器等。

然而，在这些二维晶体材料在应用时，都不可避免的会遇到与其他材料之间的接触电阻的问题，而降低接触电阻正是更好的发挥其优良电学特性的关键。例如，对于石墨烯材料，由于其在室温下具有超高的载流子迁移率，而被用于沟道材料制作晶体管，然而石墨烯与其他材料的接触电阻不能被有效降低，接触电阻在长沟道器件时可以有比较高的容忍度，但是对于短沟道器件，接触电阻的大小与沟道电子大小相当时则会极大的影响器件的性能。石墨烯与其他材料的接触电阻已经成为石墨烯器件缩小尺寸、提高性能的一个主要限制因素。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，提供一种利于降低二维晶体材料与其他材料之间接触电阻的方法。

本发明提供了一种降低二维晶体材料接触电阻的方法，包括：

提供衬底，所述衬底上具有二维晶体材料层；

在所述二维晶体材料层上形成图案化的掩膜层；

在掩膜层及二维晶体材料层上形成接触材料层，接触材料为金属材料；

在形成接触材料层之后进行离子注入，轰击二维晶体材料以至少形成空位，其中，接触材料层的种类、厚度以及注入的离子类型和能量可调，以调节轰击效果；

去除掩膜层及其上的接触材料层；

进行热退火使空位与接触材料成键，进而降低接触电阻。

优选地，所述掩膜层为光刻胶；采用剥离工艺去除掩膜层上的接触材料层。

优选地，所述掩膜层为硬掩膜；采用湿法刻蚀腐蚀掩膜层，继而去除其上的接触材料层。

优选地，所述二维晶体材料层为石墨烯、过渡金属的二硫化物以及锗烯。

优选地，在所述二维晶体材料层上形成图案化的掩膜层之后，在掩膜层及二维晶体材料层上形成接触材料层之前，还包括步骤：进行热退火。

优选地，热退火的温度为350℃-500℃，热退火的时间为1-30分钟。

本发明实施例提供的降低二维晶体材料接触电阻的方法，在掩膜层上形成接触材料层后，进行离子注入，来调整二维晶体材料层与接触材料层界面处的离子注入浓度，并且施加退火工艺，进而降低他们之间的接触电阻，不需要额外增加掩膜版和刻蚀工艺，自对准实现二维晶体材料层接触电阻的调整，有效降低了二维晶体材料与接触材料的接触电阻。

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1示出了根据本发明实施例的半导体器件的形成方法的流程图；

图2-图7示出了根据本发明实施例的半导体器件的各个形成阶段的截面示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

正如背景技术中的描述，为了减小二维晶体材料的接触电阻，本发明提供了一种降低二维晶体材料接触电阻的方法，包括：提供衬底，所述衬底上具有二维晶体材料层；在所述二维晶体材料层上形成图案化的掩膜层；

在掩膜层及二维晶体材料层上形成接触材料层；进行离子注入；去除掩膜层及其上的接触材料层；进行热退火工艺；进行后续工艺加工。

为了更好的理解本发明，以下将结合流程图1和本发明实施例的示意图对本发明的形成方法进行详细的描述。

在步骤S01，提供衬底200，所述衬底200上具有二维晶体材料层202，如图2所示。

在本发明中，所述衬底200可以为任意需要转移石墨烯或其他二维晶体材料并作为金属接触的衬底，或其他衬底，例如单晶硅、多晶硅、非晶硅、锗、硅锗、碳化硅、锑化铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓或锑化镓、合金半导体或其他化合物半导体，所述衬底200还可以为叠层半导体结构，例如Si/SiGe、绝缘体上硅(SOI)或绝缘体上硅锗(SGOI)。此处仅为示例，本发明并不限于此。