[发明专利]一种MoS2基金属半导体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的技术领域，公开了一种MoS₂基金属半导体场效应晶体管及其制备方法。MoS₂基金属半导体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、MoS₂层；MoS₂层的上方设有源电极、漏电极和栅电极；MoS₂层是由多个掺杂层和未掺杂层交替叠加而成，掺杂层为掺杂Se的MoS₂层，未掺杂层为未掺杂的MoS₂层，MoS₂层的首尾层为掺杂层；未掺杂层的层数≥2。本发明采用脉冲激光沉积法制备AlN缓冲层，金属有机化合物无气相外延法制备AlGaN缓冲层和GaN缓冲层。本发明的方法提高缓冲层的晶体质量；MoS₂层的结构改善了晶体管转移特性的线性度。

技术领域

本发明属于微电子器件领域，涉及半导体器件及其制备工艺，具体涉及一种MoS₂基金属半导体场效应晶体管及其制备方法。

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、高功率半导体器件受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。与金属半导体场效应晶体管(MESFET)相比，MOSFET山脊电容较大，影响了其频率特性，并且MOSFET的制造工艺复杂。而制造工艺简单的MESFET由于其栅极采用肖特基结构，能更好地应用于高频微波领域。

高频MESFET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，制备高性能的MoS₂基金属半导体场效应晶体管尤为重要。在基本的MESFET结构中，有源层需要用外延工艺生长在半绝缘衬底上，这意味着半绝缘层内的缺陷会对有源层以及整个器件性能产生显著的影响，因此，如何制备高质量的半绝缘层是制备高性能的MoS₂基金属半导体场效应晶体管所面临的难题之一。同时，在实际应用中，常常要求晶体管的转移特性有好的线性度。因此如何改善晶体管的转移特性的线性度，是制备高性能的MoS₂基金属半导体场效应晶体管所面临的又一难题之一。

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基金属半导体场效应晶体管。

本发明的另一目的在于提供上述MoS₂基金属半导体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基金属半导体场效应晶体管，自下至上依次包括衬底、AlN缓冲层、AlGaN缓冲层、GaN层、MoS₂层；所述MoS₂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MoS₂层是由多个掺杂层和未掺杂层交替叠加而成，掺杂层的层数为未掺杂层+1，所述掺杂层为掺杂Se的MoS₂层，所述未掺杂层为未掺杂的MoS₂层。所述MoS₂层的首尾层为掺杂层。

GaN层的上方为MoS₂层中的掺杂层。

所述未掺杂层的层数≥2。