[发明专利]一种单层原子沟道鳍式场效应晶体管的制备方法及产品

权利要求书

1.一种具有单层原子沟道鳍式场效应晶体管的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)在基片上刻蚀获得垂直台阶结构或垂直台阶阵列结构；

(2)在基片表面沉积高介电常数材料薄膜，然后去除平面区域的高介电常数材料薄膜，保留垂直方向台阶侧壁上的高介电常数材料薄膜；

(3)在基片上沉积单原子层厚度沟道材料；

(4)定义源、漏电极区域，将显影后基片的台阶位置倾斜向上固定，并在基片上沉积金属电极；

(5)在步骤(4)的基础上，再次沉积高介电常数材料，然后去除平面区域的高介电常数材料以及单原子层厚度沟道材料，保留在台阶侧壁区域的高介电常数材料、单原子层厚度沟道材料和高介电常数材料的三明治夹层结构；

(6)对垂直台阶结构或垂直台阶阵列结构进行刻蚀，在去除台阶的同时，保留住原有侧壁三明治夹层结构；

(7)在步骤(6)的基础上，进一步沉积高介电常数材料薄膜，用于封装三明治夹层结构的顶层，同时也对源、漏电极进行封装；

(8)定义栅电极区域，沉积栅电极。

2.按照权利要求1所述晶体管的制备方法，其特征在于：所述单原子层厚度沟道材料为单原子层过渡金属硫族化合物。

3.按照权利要求1所述晶体管的制备方法，其特征在于：

在步骤(1)中，利用电子束曝光技术或光刻技术在基片表面进行曝光显影，获得单个分离图案或阵列图案，随后沉积金属保护层，用电感耦合等离子体刻蚀去除没有金属保护区域基片顶层的材料，保留下层绝缘层不被破坏，最后基于保护层的种类，选用相应的刻蚀液溶解金属保护层以获得垂直的台阶结构或垂直台阶阵列结构。

4.按照权利要求2所述晶体管的制备方法，其特征在于：

在步骤(2)中，使用原子层沉积方法在基片表面沉积高介电常数材料薄膜，然后利用反应离子刻蚀技术，去除平面区域的高介电常数材料薄膜，保留垂直方向台阶侧壁上的高介电常数材料薄膜；

在步骤(5)中，利用反应离子刻蚀技术去除平面区域的高介电常数材料以及单原子层过渡金属硫族化合物。

5.按照权利要求2所述晶体管的制备方法，其特征在于：

在步骤(3)中，根据单原子层过渡金属硫族化合物的种类，基于化学气相沉积方法，在基底上预先旋涂或喷涂相应的前驱体，随后在相应的气氛和温度下进行材料合成，实现沉积包覆在垂直台阶或垂直台阶阵列上的单原子层过渡金属硫族化合物。

6.按照权利要求1所述晶体管的制备方法，其特征在于：

在步骤(4)中，利用电子束曝光工艺或光刻工艺在垂直台阶区域进行曝光显影获得源、漏电极图案，利用电子束蒸发技术沉积金属电极。

7.按照权利要求1所述晶体管的制备方法，其特征在于：

在步骤(6)中，基于台阶材料的种类，选择相应的溶液对台阶侧壁进行选择性湿法刻蚀，在去除台阶的同时，保留住原有侧壁三明治夹层结构。

8.按照权利要求1所述晶体管的制备方法，其特征在于：

在步骤(8)中，制备栅电极有两种方案，方案一：利用电子束曝光或光刻工艺进行图案化，然后采用电子束蒸发直接沉积高于台阶厚度的金属材料，获得金属栅极；

方案二：在基片上沉积金属性占优的碳纳米管薄膜，然后利用电子束曝光或光刻工艺进行图案化，最后用氧等离子体清洗机对碳纳米管薄膜进行刻蚀，从而获得碳纳米管薄膜栅极。

9.一种采用权利要求1-8任一所述方法制备得到的具有单原子层厚度沟道材料的鳍式场效应晶体管，其特征在于，所述鳍式场效应晶体管的结构为：栅极环绕的三明治夹层结构，所述三明治夹层结构内部为单层过渡金属硫族化合物，外部为高介电常数材料，其中高介电常数材料同时兼具介电层、支撑层及封装层功能，以单层过渡金属硫族化合物作为沟道材料，以金属或碳纳米管作为栅极。