[发明专利]半导体器件阵列的制备方法、半导体器件阵列和电子设备

说明书

本申请提供一种半导体器件阵列及其制备方法和电子设备。该制备方法包括以下步骤：S1.在衬底表面形成第一电极阵列；S2.在衬底的一侧涂覆光刻胶，在光刻胶上形成通孔阵列，通孔阵列在衬底上的正投影与第一电极阵列在衬底上的正投影至少部分重合，衬底至少部分裸露于通孔阵列；S3.采用Langmuir‑Blodgett工艺形成二维材料层；S4.使用有机溶剂冲洗二维材料层远离衬底的一侧；S5.重复步骤S2～S4，直至通孔阵列远离衬底的一侧均覆盖有二维材料层，形成二维材料层阵列；S6.在衬底上依次形成绝缘层阵列和第二电极阵列。本申请结合LB工艺和二维材料的特性，扩充了二维材料在半导体器件中实现阵列化的构建方案。

技术领域

本申请涉及半导体器件技术领域，具体涉及一种半导体器件阵列的制备方法、半导体器件阵列和电子设备。

背景技术

贝尔实验室于1947年发明的晶体管开创了一个电子设备的时代。晶体管用作二进制开关，以促进电流从关闭状态变为开启状态。目前的芯片技术在尺寸上已经达到了基本的量子力学极限。芯片晶体管不能小于原子间距离。由于按比例缩小不是一种选择，忆阻技术扩大了规模，整合了垂直的三维技术，以形成忆阻器。忆阻器使用二维和三维矩阵配置或交叉开关阵列来模拟二进制开关，以根据电流电阻调节导电状态。

除了将忆阻器应用于二进制开关的电子设备中以外，忆阻器还可用于电子突触器件。随着人工智能的飞速发展,能够模拟生物神经网络的类脑计算系统受到广泛的关注。目前普遍认为神经网络中相互连接的突触是人脑计算与存储的关键基础单元，因此电子突触的研究对构建类脑计算系统尤为重要。具有阻变特性的忆阻器因其低功耗、高集成度、工作机制与生物突触相类似等优势在电子突触器件中脱颖而出。忆阻器是一种金属-阻变层-金属结构的双端器件，在电场的作用下因阻变层中的阳离子或氧空位运动而导致的电导丝形成与破灭将显著地改变器件的电导值，这与生物突触权重受不同离子浓度的控制后发生变化的动力学机制极其相似。

近年来,二维材料被证实在功能材料器件领域具备良好的应用潜力。研究表明将二维材料引入到忆阻器中能够有效提升忆阻器性能。但是对于二维材料的器件研究大多集中在单个器件，制备方法多有局限，二维材料在电子器件中的阵列化报道较少。除石墨烯、二硫化钼等少数二维材料外，其他二维材料都无法实现大面积的薄膜制备，因此二维材料在半导体器件中的阵列化一直是难以突破的科研难题。

发明内容

本申请针对现有技术的缺点，提出一种半导体器件阵列的制备方法、半导体器件阵列和电子设备，用以解决现有技术中二维材料在半导体器件中难以实现阵列化的技术问题。

根据本申请实施例的第一方面，提供一种半导体器件阵列的制备方法，包括以下步骤：

S1.在衬底表面形成第一电极阵列；

S2.在所述衬底靠近所述第一电极阵列的一侧涂覆光刻胶，在所述光刻胶上形成通孔阵列，所述通孔阵列与所述第一电极阵列相对应，所述通孔阵列在所述衬底上的正投影与所述第一电极阵列在所述衬底上的正投影至少部分重合，所述衬底至少部分裸露于所述通孔阵列；

S3.采用Langmuir-Blodgett工艺在所述光刻胶远离所述衬底的一侧形成二维材料层；

S4.使用有机溶剂冲洗所述二维材料层远离所述衬底的一侧，至少部分所述通孔阵列远离所述衬底的一侧覆盖有所述二维材料层；

S5.重复步骤S2～S4，直至所述通孔阵列远离所述衬底的一侧均覆盖有所述二维材料层，形成二维材料层阵列，所述二维材料层阵列与所述通孔阵列相对应；

S6.在所述二维材料层阵列远离所述衬底的一侧依次层叠形成绝缘层阵列和第二电极阵列，所述绝缘层阵列和第二电极阵列均与所述二维材料层阵列相对应。