[发明专利]一种避免光刻胶沾污的二维材料器件制造方法

说明书

本发明提供一种避免光刻胶沾污的二维材料器件制造方法，包括：步骤一、提供衬底，在衬底上制备二维材料层；步骤二、在二维材料层上沉积栅介质层；步骤三、对栅介质层和二维材料层进行有源区图形化刻蚀；步骤四、对源漏接触区的栅介质层进行腐蚀，并沉积源漏电极金属；步骤五、在沟道区的栅介质层上沉积栅电极金属。本发明能够避免二维材料在器件制备工艺过程中受到光刻胶的沾污，有助于提高器件的迁移率，降低器件的接触电阻。

技术领域

本发明涉及微电子与纳米电子技术领域，尤其涉及一种避免光刻胶沾污的二维材料器件制造方法。

背景技术

随着半导体工艺技术的发展和进步，按比例缩小电子器件尺寸可以有效地提高器件性能。然而，当器件尺寸进入22nm技术节点后，硅基晶体管已接近其物理极限，继续减小器件尺寸，受到短沟道效应影响，器件性能严重下降。为了突破传统硅基半导体器件所面临的技术瓶颈，使得器件尺寸进一步减小，二维材料受到广泛关注，其中最具代表性的是石墨烯和过渡金属硫化物。

石墨烯的室温载流子迁移率高，电流密度耐性好，导热率与碳纳米管相当，被认为在高速电路方面有着广泛的应用前景。但是石墨烯缺乏带隙，器件不能有效关断，导致功耗无法降低，严重制约了其在数字逻辑电路方面的应用。而过渡金属硫化物作为一种二维的半导体材料，材料带隙可达1.8eV，器件开关比大于10⁸，器件亚阈值摆幅为70mVdec^-1，很好地补充了二维材料在数字逻辑电路方面的应用。

但是，由于二维材料的比表面积较大，极易与光刻胶等有机物发生吸附，并且很难将表面吸附的有机物去除。二维材料器件受到光刻胶沾污的影响，会大大降低迁移率，增加接触电阻，性能发生严重退化。

因此，亟需提供能够避免二维材料器件制备过程中光刻胶沾污的二维材料器件制造方法。

发明内容

本发明提供的避免光刻胶沾污的二维材料器件制造方法，能够针对现有技术的不足，有效防止在器件制备过程中的二维材料表面光刻胶的沾污，减小器件的接触电阻，提高器件的迁移率。

第一方面，本发明提供一种避免光刻胶沾污的二维材料器件制造方法，包括：

步骤一、提供衬底，在衬底上制备二维材料层；

步骤二、在所述二维材料层上沉积栅介质层；

步骤三、对所述栅介质层和所述二维材料层进行有源区图形化刻蚀；

步骤四、对源漏接触区的栅介质层进行腐蚀，并沉积源漏电极金属；

步骤五、在沟道区的所述栅介质层上沉积栅电极金属。

可选地，上述步骤一中二维材料层通过机械剥离或化学气相沉积进行制备。

可选地，上述栅介质层为氧化铝、氧化锆、氧化铪或氧化钇。

可选地，上述步骤二通过原子层沉积技术沉积金属氧化物层或者沉积活泼金属随后进行氧化处理形成所述栅介质层。

可选地，上述步骤二通过在原子层沉积腔体中使用O₃和/或H₂O以及三甲基铝作为源形成氧化铝栅介质层。

可选地，上述步骤二通过在原子层沉积腔体中使用H₂O以及Hf(NMe₂)₄作为源形成氧化铪栅介质层。

可选地，上述步骤二通过电子束蒸发Al或Y并氧化处理形成氧化铝或氧化钇栅介质层。

可选地，上述步骤二的所述氧化处理包括加热氧化、氧等离子体氧化、氧紫外线氧化和/或臭氧源氧化。

可选地，上述步骤三通过光刻胶进行有源区图形化并进行对所述栅介质层和所述二维材料层进行刻蚀。