[发明专利]一种基于氧化钨的P型场效应晶体管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基于氧化钨的P型场效应晶体管及其制备方法，采用固态电解质作衬底，在固态电解质衬底上放置掩膜板，预留一器件沟道；然后沉积一层绝缘薄膜；然后取下掩膜板，沉积三氧化钨薄膜；然后重新放置掩膜板，蒸镀源、漏电极；最后在固态电解质背面蒸镀沉积栅电极，形成场效应器件。本发明将三氧化钨作为有源层应用于晶体管，Au作源、漏电极，器件采用真空热蒸镀方法制备，工艺简单，同时将固态电解质作为栅介质，由于电解质极强的长程离子‑电子耦合特性，当栅电极远离沟道区域时，仍能够对沟道的导电性产生极强的调控作用，降低了器件制作过程中的对准要求，得到呈现为P型场效应调制作用的晶体管。

技术领域

本发明涉及晶体管技术领域，尤其涉及一种基于氧化钨的P型场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

金属氧化物半导体材料凭借其本身高迁移率、高的可见光透过率以及优异的电学稳定性成为新型平板显示领域的主要研究对象。在众多过渡金属氧化物中，氧化钨已被深入研究，其中，三氧化钨是一种宽带隙半导体材料，禁带宽度2.4eV～3.5eV，因为其具有优异的电子传输特性、光电化学性能和光催化性能等，特别是薄膜形式，可用于先进技术应用。传统二氧化硅绝缘层介电常数太小，导致三氧化钨薄膜沟道的载流子浓度往往不足以表现出场效应特性。如何增加界面电荷密度成为制备三氧化钨场效应晶体管的难点。已有研究证明在晶体管结构中添加一层液态电解质如离子液体作为栅介质，在静电效应下可表现出电双层现象，从而诱导有源层载流子浓度大幅度增大而形成场效应特性。但是离子液体稳定性差和制备工艺难，并且无法进行器件集成，因此如何制备与固态电子器件兼容的氧化钨薄膜晶体管成为阻碍氧化物半导体器件发展的一个重点障碍。另一方面，目前制备的基于三氧化钨的场效应晶体管均为N型，而制作完整半导体电路需要N型和P型场效应器件，而基于氧化钨的P型场效应器件仍未能实现。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的首要目的在于提供一种基于氧化钨的P型场效应晶体管及其制备方法。

基于上述目的，本发明至少提供如下技术方案：

一种基于氧化钨的P型场效应晶体管的制备方法，其包括：

提供固态电解质片作为衬底；

在所述衬底一表面上沉积暴露出沟道区域的绝缘薄膜；

在所述绝缘薄膜上以及所述沟道区域沉积三氧化钨有源层；

在所述有源层上蒸镀源、漏电极；

在所述衬底的另一表面沉积栅电极。

进一步的，所述固态电解质片为锂离子陶瓷。

进一步的，所述绝缘薄膜的厚度为10～50nm，所述绝缘薄膜是Al₂O₃、SiO₂、Si₃N₄、HfO₂或ZrO₂。

进一步的，所述三氧化钨有源层为非晶态薄膜，所述三氧化钨有源层的厚度为100-400nm。

进一步的，所述三氧化钨有源层的厚度为300nm。

进一步的，所述源、漏电极以及栅电极是Au、Ag、Cu中的至少一种。

进一步的，所述沟道区域的宽度小于100μm。

进一步的，所述三氧化钨有源层的沉积包括，以纯度高于99.9％的三氧化钨纳米粉末为原材料，调整真空蒸镀腔室的压强为4×10^-4～5×10^-4Pa、蒸发舟的温度为约1000℃时，真空蒸镀三氧化钨。