[发明专利]形成金属-二维过渡族金属化合物材料良好欧姆接触的方法

说明书

本发明属于半导体器件技术领域，具体为一种形成金属‑二维半导体材料良好欧姆接触的方法。本发明方法包括淀积金属前驱体、淀积金属粘附层、金属电极以及形成过渡族金属化合物薄膜；所涉及的金属‑二维材料良好欧姆接触包括衬底、位于衬底之上的二维材料、位于二维材料之上的金属电极材料，其中，所述金属电极材料包括粘附层以及电极材料。二维材料已有大量研究，但目前关于金属‑二维半导体材料的欧姆接触问题还没有很好的解决方法，本发明解决了金属‑二维半导体材料欧姆接触的问题，并且可以实现大面积可控层数二维半导体薄膜的制备，因此可在大规模集成电路中获得应用。

技术领域

本发明属于半导体器件技术领域，具体涉及一种金属-二维半导体材料欧姆接触的制备方法。

背景技术

自石墨烯被发现开始，二维材料开始走进人们的视线中，同时受到越来越多的关注，但由于石墨烯特殊的结构，无法被应用于半导体晶体管中，这时候类石墨烯结构的二维过渡族金属化合物（TMDCs）走进人们的眼中。

过渡族金属化合物不仅有较高的迁移率，而且当其薄膜厚度减到单层，仍然保持着优异的电学特性，是作半导体器件的良好材料。目前能得到的二维TMDCs，包括MoS₂、MoSe₂、MoTe₂、WS₂、以及WSe₂等，主要有机械剥离以及化学气相沉积等方法，其中机械剥离方法只能够得到很小面积且层数不可控的薄膜；而化学气相沉积方法主要是用氧化物粉末和硫族元素粉末反应，比如MoS₂，使用氧化钼粉末和硫粉反应，但所得到的单层MoS₂主要为三角形，不仅无法得到大面积的单层MoS₂，而且无法控制生长的MoS₂层数。

基于二维材料的电学或光学器件性能因为很容易被金属和二维材料的接触所影响，而二维材料又因为不能使用体材料所常用的替位掺杂手段来减小接触电阻，因为会改变二维材料以及它的性质，所以二维材料的欧姆接触是一个亟待解决的问题。除此之外，因为二维材料的表面没有悬挂键，所以金属和二维材料之间很难去形成强的表面接触，因此会增加接触电阻。

目前二维过渡族金属化合物材料因为只能得到很小面积的薄膜，且金属-半导体接触不够理想，所以只能限于理论研究，而当二维过渡族金属材料能够大面积生长，并且能很好解决金属-二维半导体材料接触的问题时，应用于实际半导体的生产便指日可待。

发明内容

本发明的目的在于提供一种形成金属-二维半导体材料良好欧姆接触的方法，以解决目前金属-二维半导体材料接触不良的问题。

本发明提供的形成金属-二维半导体材料良好欧姆接触的方法，包括淀积金属前驱体、淀积金属粘附层、金属电极以及形成过渡族金属化合物薄膜，具体步骤如下：

（1）在衬底淀积一层一定厚度的金属前驱体；通常厚度在10纳米以内；

（2）在金属前驱体上淀积金属电极的粘附层以及金属电极；

（3）形成过渡族金属化合物薄膜。

本发明中，所述衬底可以为本领域常用耐高温衬底，如玻璃衬底、蓝宝石衬底、石英衬底、硅衬底等。

步骤（1）中，所述金属前驱体为过渡族金属薄膜，具体材料可为钼Mo、钨W等。

步骤（1）中，所述过渡族金属薄膜，可采用物理气相沉积、电子束蒸发、磁控溅射等方法淀积。作为金属前驱体的过渡族金属薄膜可以大面积制备，并可以控制其厚度。

步骤（2）中，所述金属粘附层材料为Ti、Ni、Cr、Hf中的一种，或其中几种的组合。

步骤（2）中，所述金属电极材料为Ag、Au或Pt。