及制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料科学领域，具体涉及一种P型导电薄膜TaxMcvxS2及制备方法。
【背景技术】
[0002]目前，信息产业已经成为世界经济的支柱产业。而实现社会信息化的关键是各种计算机和通讯机，其基础都是微电子产业。目前，微电子产业的核心是CMOS集成电路，其发展水平通常标志着整个微电子技术工业的发展水平。几十年来，集成电路的发展一直遵循着摩尔定律。通过缩小器件尺寸，不断提高集成度。随着集成电路的集成密度越来越大，金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)的特征尺寸越来越小，各种微观的物理效应相继出现，如反型沟道迀移率退化严重，导致器件驱动性能降低等难题，成为微电子技术进一步发展的限制因素之一。因而，开发高迀移率沟道材料，制备新一代、高性能的场效应晶体管是微电子技术进一步发展的迫切要求。
[0003]目前，η型场效应晶体管研宄得偏多，而P型场效应晶体管研宄得较少，且很少有驱动性能好、开关比高的P型场效应晶体管的相关报道，大大限制了互补型集成电路的研制。沟道的迀移率较低是导致器件驱动性能无法大幅提高的主要原因之一。因此，制备具有高迀移率的、稳定的P型导电沟道材料是提高P型场效应晶体管驱动性能的关键。
[0004]目前，研宄人员已经制备出了多种P型导电薄膜。例如，Zhang等人制备了 ρ型ZnO薄膜，薄膜的霍尔迁移率为 0.94-5.6cm2/V.s (X.D.Zhang, H.B.Fan, J.Sun, Y.Zha0.Effectof substrate on the properties of p-type ZnO films.Physica E 2007,39:267-270)。Erdogan等人制备了 p型Ζη0:Ν薄膜，薄膜的霍尔迀移率为0.673cm2/V ?s (N.H.Erdogan, K.Kara,H.0zdamar, R.Esen,H.Kavak.Effect of the oxidat1n temperature onmicrostructure and conductivity of ZnxNy thin films and their convers1n intop-type ZnO:N films.Applied Surface Science 2013,271:70-76)。Tsay 等人制备了p 型 SnO2: Ga 薄膜，薄膜的霍尔迁移率为 8.43 ±2.26cm2/V.s (C.-Y.Tsay, S.-C.Liang.Fabricat1n of p-type conductivity in Sn02thin films through Ga doping.Journalof Alloys and Compounds.2015，622:644-650)。可见，虽已制备出多种p型导电薄膜，但是P型导电薄膜的霍尔迀移率并不高。
【发明内容】
[0005]要解决的技术问题
[0006]为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种P型导电薄膜TaxMcvxS^制备方法，克服现有技术中P型导电薄膜霍尔迀移率较低的问题。
[0007]技术方案
[0008]一种ρ型导电薄膜TaxMcvxS2,其特征在于-TaxMcvxS2薄膜中Ta的掺入量x为0.2 ?0.4o
[0009]所述Ta的掺入量X为0.2?0.4的TaxMcvxS2薄膜的厚度为4?16nm。
[0010]一种制备P型导电薄膜TaxMcvxS2的方法，其特征在于步骤如下:
[0011 ] 步骤1、清洗Si衬底:将Si衬底在6?10%的氢氟酸溶液中浸泡除去表面氧化膜；然后将Si衬底在去离子水中采用超声波清洗；然后将Si衬底放在无水乙醇中用超声波清洗得到清洗干净的Si衬底；
[0012]步骤2、采用PEALD等离子体增强原子层沉积方法在Si衬底上沉积了&!^01_!^2薄膜:将清洗干净的Si衬底加热至100?300°C，通入前驱体六羰基钼和五氯化钽2?6s，然后用高纯N2气清洗6?14s，再将硫化氢气体等离子化2?6s，最后用高纯N 2气再清洗10?16s ;所述六羰基钼的流量8?16SCCM ;所述五氯化钽的流量2?6SCCM ;所述高纯N2气的流量6?10SCCM ;所述硫化氢的流量10?20SCCM ；
[0013]步骤3:循环步骤2，使得满足TaxMcvxS2薄膜所要求的厚度；
[0014]步骤4、原位退火:对经过步骤2的镀膜Si衬底在原位进行退火处理，工艺条件为:退火温度400?600°C、退火保护气氛Ar气、退火时间20?60min，得到1&!￡]?01_!^2薄膜。
[0015]所述步骤I中超声波清洗时超声波的功率为100?200W，超声波的频率为20?24kHz ο
[0016]所述步骤I在去离子水中超声波清洗时间为2?4分钟。
[0017]所述步骤I在无水乙醇中超声波清洗时间为3?5分钟。
[0018]所述步骤I中在6?10%的氢氟酸溶液中浸泡5?10分钟。
[0019]所述步骤3中的循环次数为50?150次。
[0020]有益效果
[0021 ] 本发明提出的一种P型导电薄膜TaxMcvxS2及制备方法，在MoS 2中掺入Ta元素，Ta的掺入量X为0.2?0.4。由于Ta原子的最外层有I个价电子，Mo原子的最外层有2个价电子，所以Ta掺入MoS2是受主掺杂即形成ρ型半导体。Ta的原子半径与Mo的原子半径比较接近，所以Ta的掺入不会引起较大的晶格畸变和薄膜内应力。1必2具有半导体特性，但是其带隙值较大约为1.9eV，而TaSJ^有带隙呈现金属特性，所以Ta掺入MoS 2中可以适当减小MoSj^带隙值，有利于提高电子的迀移率。因而，Ta掺入MoS2中可形成一种ρ型导电薄膜TaxM0l_xS2，同时薄膜的内应力较小，并可获得较高的霍尔迀移率。
[0022]本发明的制备方法，采用等离子体增强原子层沉积方法(PEALD)，在Si衬底上沉积TaxMcvxS^膜后进行原位退火。本发明制备的P型导电薄膜TaxMcvxS2，不仅内应力较小，并且具有较高的霍尔迀移率，可用于P型场效应晶体管的沟道材料。
【具体实施方式】
[0023]现结合实施例对本发明作进一步描述:
[0024]实施例一
[0025]本实施例是一种P型导电薄膜TaxM0l_xS2，TaxMcvxS2薄膜的厚度为4nm，Ta的掺入量X为0.2。
[0026]本实施例的具体制备过程是:
[0027]步骤1，清洗Si衬底。清洗的工艺条件为:先将Si衬底放在10%的氢氟酸溶液中浸泡5分钟，除去表面氧化膜；然后将Si衬底放在去离子水中用超声波清洗，超声波的功率为200W，超声波的频率为20kHz，清洗时间为2分钟；然后将Si衬底放在无水乙醇中用超声波清洗，超声波的功率为200W，超声波的频率为20kHz，清洗时间为3分钟，得到清洗干净的Si衬底