[发明专利]单层MoS2

说明书

本发明公开了一种单层MoSsubgt;2/subgt;‑Si基隧穿二极管及其制备方法，涉及半导体技术领域，该方法包括：提供第一衬底，并在第一衬底的一侧表面制备SiOsubgt;2/subgt;隔离区，得到第一衬底结构；获取第二衬底，第二衬底包括预先生长得到的单层MoSsubgt;2/subgt;；利用外延层转印技术，将单层MoSsubgt;2/subgt;转移至第一表面；图形化所述单层MoSsubgt;2/subgt;，形成单层MoSsubgt;2/subgt;沟道层；在第一表面淀积形成第一电极和第二电极，使第二电极与SiOsubgt;2/subgt;隔离区及单层MoSsubgt;2/subgt;沟道层直接接触，获得制作完成的单层MoSsubgt;2/subgt;‑Si基隧穿二极管。本发明提供的单层MoSsubgt;2/subgt;‑Si基隧穿二极管及其制备方法能够降低界面缺陷密度，进而抑制陷阱辅助隧穿，并从工艺角度改善器件的亚阈值摆幅。

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种单层MoS₂-Si基隧穿二极管及其制备方法。

背景技术

随着MOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)器件特征尺寸逐渐达到深亚微米，短沟道效应随之显现，导致泄漏电流上升，进而使器件功耗增大、可靠性降低，因此需要追求超陡峭器件。然而，MOSFET由于玻尔兹曼拖尾效应，使得室温下其亚阈值摆幅无法突破60mV/dec的限制，这是MOSFET使用热电子输运的导电机制决定的，因此寻求新机理的超陡峭器件刻不容缓。

相关技术中，新型器件TFET(Tunneling Field-Effect Transistor，隧穿场效应晶体管)引发了广大关注。TFET的工作原理是带带隧穿机制，因而能够摆脱玻尔兹曼拖尾效应的影响，拥有更陡峭的亚阈摆率以及优异的关态特性。然而，在材料选择上，传统Si基TFET由于间接带隙且禁带宽度较大的性质，隧穿效率低，同时对于同质隧穿结来说，双极效应也较为显著，这会使得亚阈摆率和关态特性变差。此外，形成Ⅱ型能带结构的异质结能带结构是最为理想的隧穿结，但传统意义上的体材料形成的异质隧穿结具晶格失配严重、陷阱辅助隧穿等一系列问题，进而导致器件性能较差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种单层MoS₂-Si基隧穿二极管及其制备方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

第一方面，本发明提供一种单层MoS₂-Si基隧穿二极管的制备方法，包括：

提供第一衬底，并在所述第一衬底的一侧表面制备SiO₂隔离区，得到第一衬底结构；其中，沿第一方向，所述第一衬底结构包括相对设置的第一表面和第二表面，所述第一方向与所述第一衬底结构所在的平面垂直；

获取第二衬底，所述第二衬底包括预先生长得到的单层MoS₂；

利用外延层转印技术，将所述单层MoS₂转移至所述第一表面；

图形化所述单层MoS₂，形成单层MoS₂沟道层；所述单层MoS₂沟道层在所述第一方向上的正投影覆盖至少部分第一边界，所述第一边界为所述SiO₂隔离区与所述第一衬底的接触面在所述第一衬底结构所在平面的正投影，其中，所述接触面与所述第一衬底结构所在的平面垂直；

在所述第一表面淀积形成第一电极和第二电极，使所述第二电极与所述SiO₂隔离区及所述单层MoS₂沟道层直接接触，获得制作完成的单层MoS₂-Si基隧穿二极管。