【技術實現步驟摘要】
本專利技術的至少一種實施例涉及一種半導體器件，尤其涉及一種基于可消除緩沖層的高-k柵介質層集成技術的二維半導體場效應晶體管及其制作方法。
技術介紹
1、硅基技術一直是互補金屬氧化物半導體(complementary?metal?oxidesemiconductor，cmos)場效應晶體管(field?effect?transistor，fet)器件的基石，也是信息技術快速增長的主要驅動力。根據摩爾定律的預測，現代電子學通過器件尺寸小型化不斷地獲得更高的速度和更大的容量，這使得計算性能增強和成本降低。然而，近幾年硅基cmos?fet尺寸進一步縮小受到量子效應的限制，特別是短溝道效應和不可避免的散熱問題等，工藝節點的推進面臨著巨大的挑戰。
2、在此背景下，研究人員迫切希望通過探索超越傳統硅基技術限制的新型溝道材料和新型器件架構，實現低功耗高性能的邏輯器件。于是，由單層或少數層原子或者分子層組成的二維(2?dimensional，2d)材料如石墨烯、氮化硼、過渡族金屬二鹵屬化合物(transition?metal?dihalide?compounds，tmdcs)等，因其原子級別的厚度、表面無懸垂鍵和非凡的光學和電學性能而開辟了新的可能性，引起研究人員的廣泛關注。
3、tmdcs如mos2、mose2、wse2或者ws2等具有接近半導體硅的高遷移率，其能隙大部分都在1ev以上，是天然的半導體，所以利用這類材料來研制高性能場效應晶體管是一個非常重要的方向?；诙S材料的晶體管尺寸微縮方面也表現出超越硅的潛力，然而
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術提供一種基于可消除緩沖層的高-k柵介質層集成技術的二維半導體場效應晶體管及其制作方法，以在避免對溝道層二維材料造成損傷的條件下，在溝道層上制備出高-k柵介質層。
2、作為本專利技術的一個方面，本專利技術提供了一種基于可消除緩沖層的高-k柵介質層集成技術的二維半導體場效應晶體管的制作方法，包括：在襯底上依次沉積背柵電極和背柵介質層；將溝道層轉移到背柵介質層上；在溝道層上依次形成緩沖層、源極、漏極、高-k介質材料形成的頂柵介質層和頂柵電極；以及在形成頂柵電極后在真空環境下進行退火處理，以使緩沖層在加熱條件下升華，使得溝道層與頂柵介質層形成范德華界面，并且使得溝道層與源極和漏極形成范德華界面。
3、作為本專利技術的另一個方面，本專利技術提供了一種采用上述的制作方法得到的二維半導體場效應晶體管。
4、根據本專利技術上述實施例提供的基于可消除緩沖層的高-k柵介質層集成技術的二維半導體場效應晶體管的制作方法，在溝道層上沉積可以被退火處理去除的緩沖層，以在避免損傷二維材料的條件下，在二維材料層上沉積高質量的高-k柵介質層，可以避免由于二維材料層與頂柵介質層之間產生的應力應變導致頂柵介質層的成膜質量差的問題，進而提高二維半導體場效應晶體管的柵控能力，也可以避免頂柵介質層對二維材料晶格的損傷，進而提升二維半導體場效應晶體管的電學性能，如提高器件的遷移率、降低亞閾值擺幅和避免遲滯現象等。
5、根據本專利技術上述實施例提供的基于可消除緩沖層的高-k柵介質層集成技術的二維半導體場效應晶體管的制作方法，在溝道層上沉積可以被退火處理去除的緩沖層，可以使得二維材料與源極金屬、漏極金屬產生良好的接觸，從而減低二維半導體場效應晶體管的接觸電阻，提高開態電流，進一步提升器件電學性能。
6、根據本專利技術上述實施例提供的基于可消除緩沖層的高-k柵介質層集成技術的二維半導體場效應晶體管的制作方法，在二維材料層上沉積高質量的高-k柵介質層，使得在溝道層與頂柵介質層、溝道層與源極/漏極之間形成良好的范德華界面接觸，可以微縮頂柵介質層的等效氧化物厚度，提高晶體管的柵控能力，降低泄露電流，進而提高器件的開關比、遷移率，實現高性能高擊穿場的器件。
7、根據本專利技術上述實施例提供的基于可消除緩沖層的高-k柵介質層集成技術的二維半導體場效應晶體管的制作方法，由于緩沖層可以在退火處理后被去除，無需緩沖層與頂柵介質層的材料匹配兼容，使該制作方法可拓展性強。
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1.一種基于高-k柵介質的二維半導體場效應晶體管的制作方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述溝道層(4)上依次形成緩沖層(5)、源極(6)、漏極(7)、高-k介質材料形成的頂柵介質層(8)和頂柵電極(9)包括：
3.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，將溝道層(4)轉移到所述背柵介質層(3)上包括：
4.根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述二維材料層包括MoS2、MoSe2、WSe2、WS2、石墨烯和黑磷中的一種。
5.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述緩沖層(5)的沉積能量低于所述頂柵介質層(8)的沉積能量，且所述緩沖層(5)的結合能低于所述頂柵介質層(8)的結合能，
6.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述頂柵介質層(8)的材料為高-k介質材料；
7.根據權利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述頂柵介質層(8)的材料為HfO2。
8.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述襯底(1)包括硅層和形成在硅層上的二
9.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，退火處理的退火溫度為150℃～250℃，退火時長為4h～6h，真空環境為10-7torr～10-9torr。
10.一種采用如權利要求1～9中任一項所述的制作方法得到的二維半導體場效應晶體管。
...【技術特征摘要】
1.一種基于高-k柵介質的二維半導體場效應晶體管的制作方法，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，在所述溝道層(4)上依次形成緩沖層(5)、源極(6)、漏極(7)、高-k介質材料形成的頂柵介質層(8)和頂柵電極(9)包括：
3.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，將溝道層(4)轉移到所述背柵介質層(3)上包括：
4.根據權利要求3所述的制作方法，其特征在于，所述二維材料層包括mos2、mose2、wse2、ws2、石墨烯和黑磷中的一種。
5.根據權利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述緩沖層(5)的沉積能量低于所述頂柵介質層(8)的沉積能量，且...
【專利技術屬性】
技術研發人員：石媛媛，方伍慶，房浩天，孫東東，朱貴旭，藍龔鵬，閔鈺峰，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：
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