[发明专利]一种基于3R相的p型二硒化钨场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于3R相的p型二硒化钨场效应晶体管及其制备方法，属于半导体器件技术领域。器件包括：p型掺杂硅衬底、设置在所述p型掺杂硅衬底上的二氧化硅栅介质、设置在所述二氧化硅栅介质上的3R相双层二硒化钨沟道材料及设置在所述3R相双层二硒化钨沟道材料表面的源漏电极。同时还提出了一种基于3R相的p型二硒化钨场效应晶体管制备方法。本发明制备的基于3R相的p型二硒化钨场效应晶体管能够提升场效应晶体管的电学性能，有利于未来过渡金属硫属族化合物的大规模器件集成。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，更具体地，涉及一种基于3R相的p型二硒化钨场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

二维(2D)过渡金属二硫族化合物(TMDC)由于其在光电子学和10纳米以下晶体管中的潜在应用而成为重点研究的对象。二硒化钨作为过渡金属二硫族化合物材料之一，具有双极传输行为，在集成电路中具有广泛的运用前景。双层二硒化钨可以超越单层可以提供更好的与金属接触和更少的界面散射，具有更高的载流子迁移率和更小的禁带宽度，同时保持超薄的性质。

现有技术中，2H堆叠作为多种堆叠结构中最稳定的结构，同时也是最容易获得的堆叠结构，一直被认为是沟道材料的主要选择，但是经本发明的研究，但是现有的场效应晶体管器件的电学性能可待提升。

发明内容

针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于3R相的p型二硒化钨场效应晶体管及其制备方法，其目的在于提升场效应晶体管的电学性能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于3R相的p型二硒化钨场效应晶体管，包括：p型掺杂硅衬底、设置在所述p型掺杂硅衬底上的二氧化硅栅介质、设置在所述二氧化硅栅介质上的3R相双层二硒化钨沟道材料及设置在所述3R相双层二硒化钨沟道材料表面的源漏电极。

进一步地，所述3R相双层二硒化钨沟道材料的厚度为1.4纳米。

进一步地，所述二氧化硅栅介质的厚度为5-300纳米。

进一步地，所述源漏电极包括底层接触金属和上层金属；

所述底层接触金属材料为镍、铂、钯中的一种；

所述上层金属材料为金、银、钯、锇、铱、铂、金、钛、铝、铬、锗、钼、镍、钨、铜、钴或铁中的一种。

进一步地，所述底层接触金属材料为10-30纳米厚度的镍，所述上层金属材料为30-60纳米厚度的金。

按照本发明的另一方面，提供了一种如第一方面任意一项所述的基于3R相的二硒化钨场效应晶体管的制备方法，所述方法包括：

步骤S1、清洗具有p型掺杂且表面为二氧化硅的硅衬底，高温快速退火；

步骤S2、采用盐辅助化学气相沉积生长3R相与2H相的双层二硒化钨；

步骤S3、对所述3R相与2H相的双层二硒化钨制备标记层；

步骤S4、隔离区域刻蚀，包括：利用标记层定位3R相双层二硒化钨的位置，在所述3R相双层二硒化钨的表面定义有源区和隔离区；

步骤S5、在所述3R相双层二硒化钨表面制备源漏电极。

进一步地，步骤S1中，对所述硅衬底进行高温快速退火过程中，使用高温快速退火炉装置，退火温度850-1050摄氏度，退火时间为1分钟。

进一步地，步骤S4中，所述刻蚀为反应离子刻蚀。

进一步地，步骤S2中，所述盐辅助化学气相沉积的条件参数为：氯化钾质量0～5毫克，二氧化钨质量30～50毫克，硫单质粉末质量为100～300毫克，生长温度850～1050摄氏度，通入90～110标准流量的氩气及8～12标准流量的氢气，生长压强1000～2500帕，生长时间10～20分钟。