[发明专利]二维沟道器件及其制备方法

权利要求书

1.一种二维沟道器件的制备方法，其特征在于，包括步骤：

提供一半导体基底，所述半导体基底上定义有源极区、漏极区及位于源极区及漏极区中间的沟道区，于所述半导体基底上依次形成绝缘层和多晶硅层；

对所述多晶硅层和绝缘层进行光刻刻蚀以显露出所述源极区和漏极区；

对所述源极区和漏极区进行离子注入以对应形成源极和漏极；

进行表面平坦化处理以去除残留于沟道区上方的绝缘层和多晶硅层；

去除所述沟道区的半导体材料层；

于所述沟道区内填充绝缘材料层；

形成二维沟道材料层，所述二维沟道材料层覆盖所述源极、漏极及绝缘材料层；

形成栅极材料层，所述栅极材料层覆盖所述二维沟道材料层，所述栅极材料层自下而上包括栅氧化材料层、栅介质材料层及功函数金属材料层；

对所述栅介质材料层和功函数金属材料层进行刻蚀以对应形成位于沟道区上的栅介质层和功函数金属层，且所述栅介质层和功函数金属层的横向尺寸小于所述源极及漏极之间的间距，所述功函数金属层、栅介质层和位于栅介质层下方的栅氧化材料层共同构成栅极结构。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述沟道区内形成的绝缘材料层的上表面低于或高于源极和漏极的上表面，以使得所述栅极结构的下表面低于或高于所述源极和漏极的上表面。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述二维沟道材料层的材质包括WS2和MoS2中的任意一种或两种，形成所述二维沟道材料层的方法包括MOCVD法。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，离子注入过程中的注入离子包括B、P、AS、BF2和Sb中的一种或者多种的组合。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述半导体基底包括单晶硅基底、锗基底、锗硅基底和SOI基底的一种或多种的结合，所述栅介质材料层的材质包括高K介质材料，形成所述栅氧化材料层和栅介质材料层的方法包括原子层沉积法。

6.一种二维沟道器件，其特征在于，包括半导体基底、二维沟道材料层和栅极结构，所述半导体基底内形成有源极、漏极和位于源极及漏极之间的沟道区，所述二维沟道材料层位于所述源极、漏极和沟道区的表面，所述沟道区内填充有绝缘材料层，所述栅极结构位于所述沟道区的上表面，所述栅极结构的横向尺寸小于所述源极及漏极之间的间距，所述栅极结构自下而上包括栅氧化层、栅介质层和功函数金属层。

7.根据权利要求1所述的二维沟道器件，其特征在于，所述栅氧化层自所述沟道区向外延伸到所述二维沟道材料层的整个表面。

8.根据权利要求1所述的二维沟道器件，其特征在于，所述二维沟道材料层包括1-10层二维材料，所述二维材料包括过渡金属-双硫属化合物，所述半导体基底包括单晶硅基底、锗基底、锗硅基底和SOI基底的一种或多种的结合。

9.根据权利要求1所述的二维沟道器件，其特征在于，连接所述沟道区的上表面和所述源极及漏极上表面的表面为垂直矩形面，或为弧形面，或为斜坡面。

10.根据权利要求1所述的二维沟道器件，其特征在于，所述源极和漏极的上表面位于同一水平面，且高于或低于所述栅极结构的下表面。