[发明专利]一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法

说明书

本发明提供了一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法，属于晶体管失效领域，包括：(1)在二维材料场效应晶体管的电极上施加正压，采用I‑V sweep模式测量得到电流突变(0.5～1.5)倍时的电压P1；所述二维材料场效应晶体管包括电极、栅介质层、沟道和衬底；(2)对所述步骤(1)的二维材料场效应晶体管进行恒压击穿，得到击穿后样品；所述恒压击穿的电压为P1－(0.6～0.8)V。本发明控制击穿时的电压，模拟并加速二维材料场效应晶体管击穿的过程，控制了击穿的程度避免二维材料场效应晶体管中的二维材料被完全烧毁，与实际失效样品更接近，通过观察击穿后样品的形貌更有利于晶体管失效过程及机理的研究。

技术领域

本发明涉及晶体管失效技术领域，尤其涉及一种二维材料场效应晶体失效样品的制备方法。

背景技术

随着微电子行业的迅猛发展，器件的集成度越来越高，场效应晶体管的尺寸也在同步缩小，短沟道效应日益加重，这使得传统硅基器件的速度和功耗逐渐达到物理极限，而新兴的二维材料作为沟道材料为这一问题的解决提供了新的方向。自从石墨烯被发现以来，由于石墨烯具有优良的力学、电学和光电子学特性，石墨烯受到了学术界的广泛关注，自此之后的过渡金属硫化物也是研究的热点。这一类二维材料可以参与构成高性能、低功耗、高开关比、短沟道的新型二维材料场效应晶体管。

然而由于器件尺寸的不断缩小，二维材料场效应晶体管的栅介质层也同步变薄，这就会不可避免的出现漏电流，不断增加的漏电流会逐渐损坏二维沟道，二维材料场效应晶体管的电子迁移率会受到影响，最终使得晶体管彻底时效，但这一过程通常是缓慢的、难以把握的，可能长达数年，同时二维材料场效应晶体管距离量产仍有一段距离，导致失效后的二维材料场效应晶体管样品的获取非常困难。现有技术中为了获得失效样本通常对晶体管进行恒压击穿，进行击穿时的电压通常根据经验设定，没有一个具体的数值，从而使得晶体管结构损坏较为严重，不利于失效过程及机理的研究。

因此，如何获得用于研究失效过程及机理的二维材料场效应晶体管的失效样品成为现有技术的难点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法。本发明制备的失效样品能够与实际使用失效样品更接近，更有利于后续失效过程及机理的研究。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种二维材料场效应晶体管失效样品的制备方法，包括以下步骤：

(1)在二维材料场效应晶体管的电极上施加正压，采用I-V sweep模式测量得到电流突变(0.5～1.5)倍时的电压P1；所述二维材料场效应晶体管包括电极、栅介质层、沟道和衬底；

(2)对所述步骤(1)的二维材料场效应晶体管进行恒压击穿，得到击穿后样品；所述恒压击穿的电压为P1－(0.6～0.8)V。

优选地，所述二维材料场效应晶体管中沟道的材料包括石墨烯或过渡金属硫化物。

优选地，所述步骤(1)中的I-V sweep模式的电压变化从0V开始。

优选地，所述步骤(1)中的I-V sweep模式每秒增长步长为(1～2)V。

优选地，所述步骤(1)中的I-V sweep模式每秒增长步长为1.5V。

优选地，所述步骤(1)中的I-V sweep模式限流为(0.05～0.2)mA。

优选地，所述步骤(1)中的I-V sweep模式限流为0.1mA。

优选地，所述步骤(2)中的恒压击穿的限流为(0.5～1.5)mA。

优选地，所述步骤(2)中恒压击穿时对电流进行测量，电流值突然增长后，停止施压。

优选地，所述步骤(2)中突然增长的涨幅为30～100％。