【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于光電子器件制造領域，具體涉及一種基于范德華接觸制備半導體器件的方法及器件。
技術介紹
1、具有原始界面的半導體和金屬電極之間的范德華(vdw)集成對于釋放新型器件功能、推進基礎材料研究和實現前所未有的性能至關重要。然而，在脆弱的材料體系中，vdw接觸的實際實現面臨著巨大挑戰。二維半導體材料具有原子般薄的主體和任意堆疊分層結構的平坦表面，因此這些挑戰尤為突出。二維半導體的金屬化傳統上是通過高能金屬沉積法(如電子束/熱蒸發和濺射)實現的，這種方法不可避免地會引入缺陷、應變和金屬擴散，從而導致界面化學紊亂和費米能級釘扎。與半導體建立可靠、高質量的vdw接觸所面臨的挑戰突出了解決這些障礙并充分發揮下一代半導體技術潛力的重要性。
2、為了使二維半導體在金屬化后具有高質量的vdw接觸，研究者提出并采用了物理轉移技術，以展示由過渡金屬硫化合物薄膜制成的場效應晶體管。特別是，帶有轉移電極的mos2晶體管顯示出106～109的出色開/關斷比，凸顯了二維半導體的巨大潛力。高質量的金屬-半導體接觸依賴于預沉積，通過物理剝離并通過柔性襯底轉移到二維半導體上。因此，二維半導體的內在物理化學特性可以得到很好的保留，從而形成理想的vdw接觸。另外，研究者還提出過一種石墨烯輔助金屬轉移印刷技術，用于轉移任意金屬電極。
3、最近，利用可熱分解的聚合物(聚(碳酸丙烯酯))作為金屬和二維半導體之間的緩沖層，實現了晶圓級通用vdw集成。聚合物層在300℃下干法分解成氣體，從而在二維半導體上沉淀出干凈銳利的半導體-金屬界面。這些方法
4、總結現有的技術來看，制備金屬-范德華接觸界面仍存在一些難題，如會出現不希望出現的結構損壞、碎裂、褶皺和界面氣泡的形成。此外，電極窗口的釋放過程需要移除沖壓支架，通常需要使用化學溶液和/或加熱處理，這一過程不可避免地會產生化學殘留物，有可能降低和改變設備性能。此外，它還限制了該技術對特定材料系統的適用性。如廣泛使用的有機-無機鹵素鈣鈦礦，不能承受高達300℃的溫度，構成了關鍵限制。因此，有必要開發一種通用的vdw集成技術，這種技術不僅限于二維半導體，而且可以很好地擴展到包括鈣鈦礦在內的塊狀或脆性材料。
技術實現思路
1、本專利技術介紹一種無溶劑參與、無化學殘留的制造金屬和半導體之間形成范德華接觸的方法。并提供了一種基于范德華接觸制備半導體器件的方法，該方法完美了克服了傳統制造方法存在的溶劑殘留、需要高溫處理等等技術問題。
2、為解決上述技術問題，本專利技術提供的技術方案如下：
3、一種基于范德華接觸制備半導體器件的方法，包括：低溫真空環境下，在半導體襯底表面形成冰層，在冰層表面沉淀金屬薄膜；最后冰層升華，金屬薄膜沉降到半導體襯底表面，金屬電極和半導體之間形成范德華接觸，獲得金屬-半導體器件。
4、本專利技術采用冰層作為緩沖層，阻礙高能金屬簇對襯底樣品的直接轟擊。在冰升華的過程中，金屬電極將自然沉降半導體上。與典型的從晶片到晶片的物理轉移工藝不同，我們采用了一種更簡單、更高效的原位轉移工藝，該工藝可消除污染和損壞，也適合大規模生產。
5、一種基于范德華接觸制備半導體器件的方法，具體包括如下步驟：
6、(1)將半導體襯底放入真空腔室，降溫至130k以下，在半導體襯底表面形成冰層；
7、(2)將形成冰膜的整個樣品在真空環境下傳送至低溫鍍膜腔室；
8、(3)在鍍膜腔室進行金屬薄膜沉積；
9、(4)金屬沉積結束之后，將整個樣品在真空環境下恢復到室溫，冰層升華，至此，完成了冰輔助的金屬-半導體范德華接觸的構建以及半導體器件的加工。
10、可選擇，在步驟(1)之前，預先在半導體襯底覆蓋掩模，在步驟(4)中同時移除掩模，得到帶有特定圖案結構的半導體器件。
11、作為優選，所述金屬薄膜材料為au，ag，al，ti，cr，ni，cu，co或pd中的一種或多種。
12、作為優選，所述半導體襯底材料為mos2、ws2、mote2、si、ge、gaas、igzo或鈣鈦礦中的一種或多種。
13、作為優選，低溫真空環境為：真空度1～10*10-7mbar；溫度為130k以下。進一步的，步驟(1)中，真空腔室的真空度為3*10-7mbar或以上；進一步優選為(5～7)*10-7mbar；更進一步優選為真空度為6*10-7mbar。步驟(2)中，真空環境的真空度為2*10-5pa或以上；進一步的為(4～6)*10-5pa。
14、作為優選，冰層總厚度為100nm-200nm。
15、作為優選，金屬薄膜沉積厚度為30nm-100nm。
16、作為優選，在形成冰層后沉淀金屬薄膜前，可選擇的在冰層上覆蓋硬掩膜板；在沉淀金屬薄膜后，移除所述硬掩膜板。
17、一種半導體器件，由上述任一項技術方案所述的方法制備得到。
18、作為優選，所述器件為場效應管。
19、作為優選，所述場效應管的導通-關斷比為109及以上；遷移率在70cm2v-1s-1以上。
20、與現有技術相比，本專利技術有益效果體現在：
21、本專利技術的半導體器件的制備方法，工藝更簡單，不需要高溫條件，不需要使用有機溶劑，環境友好，避免了溶劑或者高溫處理條件對器件的影響，同時對于溫度敏感的半導體襯底也可以實現快速高效的加工，且得到的半導體器件性能更加優良，得到的場效應管的導通-關斷比以及遷移率均很高，且無遲滯現象。
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1.一種基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，包括：低溫真空環境下，在半導體襯底表面形成冰層，在冰層表面沉淀金屬薄膜；最后冰層升華，金屬薄膜沉降到半導體襯底表面，形成范德華接觸，獲得金屬-半導體器件。
2.根據權利要求1所述的基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，所述金屬為Au，Ag，Al，Ti，Cr，Ni，Cu，Co或Pd中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，所述半導體襯底材料為MoS2、WS2、MoTe2、Si、Ge、GaAs、IGZO或鈣鈦礦中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，低溫真空環境為：真空度1～10*10-7mbar；溫度為130K以下。
5.根據權利要求1所述的基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，冰層總厚度為100nm-200nm。
6.根據權利要求1所述的基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，金屬薄膜沉積厚度為30nm-100nm。
7.根據權利
8.一種半導體器件，其特征在于，由權利要求1～7中任一項所述的方法制備得到。
9.根據權利要求8所述的半導體器件，其特征在于，所述器件為場效應管。
10.根據權利要求8所述的半導體器件，其特征在于，所述場效應管的導通-關斷比為109及以上；遷移率在70cm2?V-1s-1以上。
...【技術特征摘要】
1.一種基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，包括：低溫真空環境下，在半導體襯底表面形成冰層，在冰層表面沉淀金屬薄膜；最后冰層升華，金屬薄膜沉降到半導體襯底表面，形成范德華接觸，獲得金屬-半導體器件。
2.根據權利要求1所述的基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，所述金屬為au，ag，al，ti，cr，ni，cu，co或pd中的一種或多種。
3.根據權利要求1所述的基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，所述半導體襯底材料為mos2、ws2、mote2、si、ge、gaas、igzo或鈣鈦礦中的一種或多種。
4.根據權利要求1所述的基于范德華接觸制備半導體器件的方法，其特征在于，低溫真空環境為：真空度1～10*10-7mbar；溫度為130k以下。
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