[发明专利]一种高频半导体薄膜场效应管及其制备方法

说明书

本发明的高频半导体薄膜场效应管，包括衬底、半导体层、栅介质层、源极、漏极和栅极，栅介质层与栅极之间设置有耐栅极刻蚀液腐蚀的阻隔层。本发明的薄膜场效应管的制备方法包括：a).制备半导体层；b).制备栅介质层；c).沉积阻隔层；d).制备铝薄膜；e).定义器件范围；f).旋涂光刻胶；g).刻蚀沟道；h).刻蚀氧化铝薄膜；i).制备源、漏电极；j).剥离处理。本发明的高频半导体薄膜场效应管及制备方法，使用线宽极限为2～3微米的紫外光刻方法，可获得亚微米尺寸长度的沟道，极大降低了制作成本，源、漏极与栅极之间的间隔极窄，没有寄生电容，有效提高了半导体薄膜场效应管的高频截止频率。

技术领域

本发明涉及一种高频半导体薄膜场效应管及其制备方法，更具体的说，尤其涉及一种的高频半导体薄膜场效应管及其制备方法。

背景技术

近年来，随着新型半导体的薄膜场效应管的发展，如氧化物类非晶硅、多晶硅、氧化锌、铟镓锌氧，以及二维材料类石墨烯、过渡金属硫族化合物、ⅢⅥ族化合物的薄膜场效应管。器件的频率特性作为高速电子电路的重要指标越来越被关注。通过原理探究、工艺设计和材料选择，制作截止频率更高的薄膜半导体场效应管是对未来的逻辑及模拟电子电路应用的实际需求。

半导体薄膜场效应管的截止频率受诸多因素的影响，其计算公式如下：f_T= g_m/(2π(C_g+C_p)) ≈μ(V_g-V_th)/(2πL(L+L_ov))，其中 f_T是截止频率，C_g是栅电容，C_p是寄生电容，μ是场效应迁移率，L是沟道长度，L_ov是栅与源漏的交叠长度。由计算公式可知，减小器件的寄生电容可提高器件的截止频率。研究证明，当半导体薄膜场效应迁移率（跨导）增加，沟道长度减小以及寄生电容减小的时候，截止频率将会提高，使得半导体薄膜场效应管具有良好的高频特性。然而在半导体薄膜场效应管的制备过程中，通常亚微米的尺寸需要用电子束曝光工艺来实现，而电子束曝光对于完全不导电的石英衬底（高频损耗比高阻衬底更低）工艺较难实现。

发明内容

本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种高频半导体薄膜场效应管及其制备方法。

本发明的高频半导体薄膜场效应管，包括衬底、半导体层、栅介质层、源极、漏极和栅极，衬底由绝缘材料构成，半导体层设置于衬底上，栅介质层设置于半导体层的中央，栅极位于栅介质层的上方，源极和漏极分别设置于栅介质层两侧的半导体层上；其特征在于：所述栅介质层与栅极之间设置有耐栅极刻蚀液腐蚀的阻隔层。

本发明的高频半导体薄膜场效应管，所述组隔层的材料为氧化铪HfO₂。

本发明的高频半导体薄膜场效应管，所述半导体层的材料为硒化铟InSe，栅介质层的材料为氧化铝Al₂O₃。

本发明的高频半导体薄膜场效应管的制备方法，其特征在于，通过以下步骤来实现：