[发明专利]一种MoS2基量子阱型调制掺杂场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明属于微电子器件技术领域，公开了一种MoS₂基量子阱型调制掺杂场效应晶体管及其制备方法。MoS₂基量子阱型调制掺杂场效应晶体管自下至上依次包括衬底、AlN缓冲层、AlGaN缓冲层、GaN层、量子阱型结构层，所述量子阱型结构层为MoS_2xSe_2(1‑x)层/MoS₂层/MoS_2xSe_2(1‑x)层；所述量子阱型结构层的上方设有源电极、漏电极和栅电极；栅电极设置在源电极和漏电极之间。本发明采用量子阱型结构，在此结构中存在两个平行的异质界面，最大电流薄层和电流都加倍；MoS₂沟道层夹在两个势垒之间，能够更好地限制载流子。总之，本发明的晶体管具有优异的性能。

技术领域

本发明属于微电子器件领域，涉及半导体器件和相关制备工艺，具体涉及一种MoS₂基量子阱型调制掺杂场效应晶体管(MODFET)及其制备方法。

背景技术

近年来，随着微电子技术的迅猛发展，以及航空航天、电子对抗和雷达通讯等相关领域的迫切需求，发展新型高频、高功率半导体器件收到人们越来越多的关注。双极性晶体管(BJF)和功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)已经被广泛应用在高功率用途上。BJF是少子器件，其功率处理能力在较高工作频率下不会受到限制。MOSFET的制造工艺复杂、山脊电容较大，严重影响了其频率特性。而MODFET的调制掺杂沟道可避免在低温下起主要作用的杂质散射，使得调制掺杂沟道有优良的迁移率，所以MODFET能更好地应用于高频微波领域。

MODFETs主要采用III-V族化合物半导体材料，如砷化镓，但其相对较低的领结击穿电场和热导率限制了他们在大功率领域的应用。而二维过渡金属硫族化合物因其丰富的电学、光学、力学、化学物理性质，已受到广泛的关注。尤其是二硫化钼(MoS₂)，作为一种宽带隙(单层为1.8eV)、低维度的半导体材料，MoS₂在低静态功耗、高开关比器件上有很好的应用，是一种有潜力的后硅时代材料。

在此背景下，设计并制备出结构优良、性能优异的MoS₂基MODFET尤为重要。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种MoS₂基量子阱型调制掺杂场效应晶体管。

本发明的另一目的在于提供上述MoS₂基量子阱型调制掺杂场效应晶体管的制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种MoS₂基量子阱型调制掺杂场效应晶体管，自下至上依次包括衬底、AlN缓冲层、AlGaN缓冲层、GaN层、量子阱型结构层，所述量子阱型结构层为MoS_2xSe_2(1-x)层/MoS₂层/MoS_2xSe_2(1-x)层；所述量子阱型结构层的上方设有源电极、漏电极和栅电极；栅电极设置在源电极和漏电极之间。

所述衬底包括蓝宝石、Si、SiC、GaN、ZnO、LiGaO₂、LaSrAlTaO₆、Al或Cu。

量子阱型结构层中MoS_2xSe_2(1-x)层相同或不同，0.2≤x≤0.9；

源电极和漏电极为MoO₃/Au、Ti/Al/Ni/Au或Ni/Au，Au位于最顶层；

栅电极为ZrO₂/Ni或TiO₂/Ni，ZrO₂、TiO₂设置于量子阱型结构层的上方。