一种薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种薄膜晶体管及其制备方法，涉及半导体技术领域，薄膜晶体管包括衬底、栅极、栅绝缘层、有源层、源极和漏极，本发明专利技术提供的薄膜晶体管，通过采用具有p型半导体特性的多元硫化物二维纳米片薄膜制备有源层，而二维纳米片是一种在厚度方向上仅仅具有单个或者多个原子层，并且依靠层间的范德瓦尔斯力堆积而成的层状材料，其层间时较弱的范德华作用力，不用考虑晶格匹配的限制，故本发明专利技术减缓了生长材料间的晶格失配现象，提升了晶体质量。同时，本申请中采用具有p型半导体特性的多元硫化物，其无需再进行掺杂，工艺流程简单，不需要进行材料掺杂工艺，成本低廉，并且保留了材料自身固有性质，有助于提升器件性能。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜晶体管及其制备方法
本专利技术涉及半导体
，具体而言，涉及一种薄膜晶体管及其制备方法。
技术介绍
具有可控的电子传输性能的单极型(n型或p型)的场效应晶体管是应用电子器件的关键部分。现阶段p型场效应晶体管制备工艺需要经过衬底材料热生长，掺杂等多道复杂工艺，掺杂后的材料的自身固有性质会受到影响，而且需要生长材料之间的晶格匹配度高，否则会出现晶格失配现象，影响晶体质量。
技术实现思路
本专利技术的目的包括，例如，提供了一种薄膜晶体管及其制备方法，其工艺流程简单，不需要进行材料掺杂工艺，成本低廉，保留了材料自身固有性质，且减缓了生长材料间的晶格失配现象，提升了晶体质量。本专利技术的实施例可以这样实现：第一方面，本专利技术提供一种薄膜晶体管，包括:衬底；位于所述衬底上的栅极；位于所述衬底上，并覆盖在所述栅极上的栅绝缘层；位于所述栅绝缘层上的有源层；以及，与所述有源层连接的源极和漏极；其中，所述有源层采用具有p型半导体特性的多元硫化物二维纳米片薄膜制成。在可选的实施方式中，所述有源层为含铜的多元硫化物二维纳米片薄膜。在可选的实施方式中，所述有源层采用Cu2FeSnS4和CuSbS2中至少一种材料。在可选的实施方式中，所述有源层的厚度为5-200nm。在可选的实施方式中，所述源极和所述漏极分别与所述有源层的两侧连接，并与所述衬底的上表面、所述栅绝缘层的上表面接触。第二方面，本专利技术提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：在衬底上制备栅极；在所述栅极表面制备栅绝缘层；在所述栅绝缘层上制备有源层；在所述有源层的表面制备源极和漏极；其中，所述有源层采用具有p型半导体特性的多元硫化物薄膜制成。在可选的实施方式中，在所述栅绝缘层上制备有源层的步骤，包括：在所述栅绝缘层的上表面沉积p型Cu2FeSnS4二维纳米片薄膜；进行退火处理。在可选的实施方式中，在所述栅绝缘层上制备有源层的步骤，包括：在所述栅绝缘层的上表面旋涂p型Cu2FeSnS4纳米片乙醇溶液；进行退火处理。在可选的实施方式中，在所述栅极表面制备栅绝缘层的步骤，包括：在所述栅极表面通过阳极氧化或化学气相沉积的方法形成所述栅绝缘层。在可选的实施方式中，在所述有源层的表面制备源极和漏极的步骤，包括：在所述有源层的上表面通过化学气象沉积或直流溅射的方法形成源极和漏极。本专利技术实施例的有益效果包括，例如：本专利技术提供的薄膜晶体管，通过采用具有p型半导体特性的多元硫化物二维纳米片薄膜制备有源层，而二维纳米片是一种在厚度方向上仅仅具有单个或者多个原子层，并且依靠层间的范德瓦尔斯力堆积而成的层状材料，其层间时较弱的范德华作用力，不用考虑晶格匹配的限制，故本专利技术减缓了生长材料间的晶格失配现象，提升了晶体质量。同时，本申请中采用具有p型半导体特性的多元硫化物，其无需再进行掺杂，工艺流程简单，不需要进行材料掺杂工艺，成本低廉，并且保留了材料自身固有性质，有助于提升器件性能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。图1为本专利技术第一实施例提供的薄膜晶体管的结构示意图；图2为本专利技术第二实施例提供的薄膜晶体管的制备方法的步骤框图。图标：100-薄膜晶体管；110-衬底；130-栅极；150-栅绝缘层；170-有源层；180-源极；190-漏极。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本专利技术的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该专利技术产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。正如
技术介绍
中所公开的，现阶段p型场效应晶体管制备工艺需要经过衬底材料热生长，掺杂等多道复杂工艺，掺杂后的材料的自身固有性质会受到影响，而且需要生长材料之间的晶格匹配度高，否则会出现晶格失配现象，影响晶体质量。二维材料是一种在厚度方向上仅仅具有单个或者多个原子层，并且依靠层间的范德瓦尔斯力堆积而成的层状材料。二维材料具备以下优势：具有原子级的厚度，使其中的电荷载流子浓度和光电性质可以通过局域电场等手段进行有效的调控；带隙分布于0-6eV，可以实现较广范围的电磁光谱响应；层间是较弱的范德华作用力，不用考虑晶格匹配的限制，从而满足不同的需求和器件应用。因此，二维层状化合物在各类光电器件方面的应用受到了研究人员的广泛关注，由于其独特的晶体结构和能带特征，更是有希望成为下一代最有潜力的纳米电子器件或光电器件，例如场效应晶体管(FET)，互补金属氧化物半导体(COMS)专利技术者和光电探测器等。为了解决上述问题，本专利技术提供了一种基于p型多元硫化物的薄膜晶体管及其制备方法，其利用p型二维硫化物晶体制备场效应晶体管，工艺流程简单，对衬底和材料间晶格匹配要求低，不需要进行材料掺杂等工艺，需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术的实施例中的特征可以相互结合。第一实施例参见图1，本实施例提供了一种薄膜晶体管100，其工艺流程简单，不需要进行材料掺杂工艺，成本低廉，保留了材料自身固有性质，且减缓了生长材料间的晶格失配现象，提升了晶体质量。本实施例提供的薄膜晶体管100，包括衬底110、栅极130、栅绝缘层150、有源层170、源极180和漏极190，其中，栅极130位于衬底110上，栅绝缘层150位于衬底110上并覆盖在栅极130上，有源层170位于栅绝缘层150上，源极180和漏极190与有源层170连接，其中，有源层170采用具有p型半导体特性的多元硫化物二维纳米片薄膜制成。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括:/n衬底；/n位于所述衬底上的栅极；/n位于所述衬底上，并覆盖在所述栅极上的栅绝缘层；/n位于所述栅绝缘层上的有源层；/n以及，与所述有源层连接的源极和漏极；/n其中，所述有源层采用具有p型半导体特性的多元硫化物二维纳米片薄膜制成。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括:
衬底；
位于所述衬底上的栅极；
位于所述衬底上，并覆盖在所述栅极上的栅绝缘层；
位于所述栅绝缘层上的有源层；
以及，与所述有源层连接的源极和漏极；
其中，所述有源层采用具有p型半导体特性的多元硫化物二维纳米片薄膜制成。


2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层为含铜的多元硫化物二维纳米片薄膜。


3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层采用Cu2FeSnS4和CuSbS2中至少一种材料。


4.根据权利要求1-3任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层的厚度为5-200nm。


5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述源极和所述漏极分别与所述有源层的两侧连接，并与所述衬底的上表面、所述栅绝缘层的上表面接触。


6.一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在衬底上制备栅极；
在所述栅极表面制备栅绝缘层；
...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞超，龚政，胡诗犇，郭婵，潘章旭，刘久澄，龚岩芬，王建太，邹胜晗，陈志涛，
申请(专利权)人：广东省科学院半导体研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44