电子器件和形成电子器件的方法与流程

本发明总体上涉及一种电子器件和一种形成电子器件的方法。

背景技术：

1、生产电子器件具有始终需要不断地满足减小尺寸的要求的固有问题。

2、例如，金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)技术的成功依赖于遵循摩尔定律并将器件的几何尺寸缩小到纳米级以实现高速信号处理的能力。

3、一个关键挑战是使用高k值介电材料制造所谓的“二维”半导体器件而不会导致半导体沟道层与该高k值介电层之间的界面劣化。

技术实现思路

1、本发明的目的是基本上克服或至少改善现有方案的一个或更多个缺点。

2、本文公开了一种通过提供制造和/或形成诸如fet(场效应晶体管)器件等电子器件的方法来寻求解决上述问题的方案，所述电子器件在半导体沟道层与高k值介电层之间以及在高k值介电层与栅电极之间具有改进的界面。

3、根据本公开的第一方面，提供了一种电子器件，该电子器件包括：非导电固态衬底；多个电极；至少一个高k值介电膜，其中该介电膜被形成为自支撑膜；以及至少一个半导体沟道层；其中所述介电膜和所述半导体沟道层在所述介电膜与所述半导体沟道层之间形成一个范德华界面。

4、根据本公开的另一个方面，提供了一种从多层样品形成电子器件的至少一部分的方法，其中所述多层样品包括膜叠层，该膜叠层包括形成在高k值介电膜上的支撑层，该膜叠层形成在牺牲层上，该牺牲层形成在临时衬底上，所述方法包括以下步骤：在0℃与150℃之间的低温下，将所述多层样品浸入液体中以去除所述牺牲层并将所述临时衬底从所述膜叠层分离；从所述液体中去除所述膜叠层；将所述膜叠层置于目标衬底上，其中所述目标衬底包括电极；以及从所述膜叠层去除所述支撑层，留下形成在所述目标衬底上的所述介电膜，以形成电子器件的至少一部分。

5、还公开了一种通过上述方法步骤形成的电子器件。

6、还公开了其它方面。

技术特征：

1.一种电子器件，包括：

2.根据权利要求1所述的电子器件，其中在所述介电膜与所述电极中的至少一个之间存在另一个范德华界面。

3.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述介电膜是由金属氧化物、金属氮化物、钙钛矿或聚合物形成的晶体氧化物膜。

4.根据权利要求1或2所述的电子器件，其中所述介电膜是自支撑单晶膜。

5.根据权利要求1至4中的任何一项所述的电子器件，其中所述介电膜是弹性的。

6.根据权利要求1至5中的任何一项所述的电子器件，其中所述介电膜具有1个晶胞至100个晶胞的厚度。

7.根据权利要求1至6中的任何一项所述的电子器件，其中所述器件是透明的和/或柔性的。

8.根据权利要求1至7中的任何一项所述的电子器件，其中所述介电膜具有低泄露电流和高击穿电场。

9.根据权利要求1至8中的任何一项所述的电子器件，其中所述半导体沟道层是黑磷或mx2型的过渡金属二硫族化合物基半导体，其中m是选自钼、钨、钛、锆、铪、钯、铂以及它们的合金的过渡金属原子，或者是二维的bi2o2x材料，其中x是选自硫、硒、碲以及它们的混合物的硫族元素原子。

10.根据权利要求9所述的电子器件，其中所述过渡金属二硫族化合物是厚度范围在单层与50多层之间的二维过渡金属二硫族化合物。

11.根据权利要求10所述的电子器件，其中所述二维过渡金属二硫族化合物是单层mos2。

12.根据权利要求1至8中的任何一项所述的电子器件，其中所述半导体沟道层由氧化物基半导体材料形成，所述氧化物基半导体材料包括bi2o2se、in2ga2zno7(igzo)、zno或tio2等。

13.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述介电膜被形成为原子级光滑单晶膜。

14.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述介电膜由srtio3、laalo3、batio3、bitio3、bifeo3、camno3、ktao3、bazro3、pbzrxti(1-x)o3、al2o3、ceo2、mgo、tio2、hfo2、zro2、ta2o5、la2o3、y2o3或ga2o3、aln和tin或它们的改性化合物、其它氧化物或氮化物形成。

15.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述介电膜是由权利要求14中列出的具有超晶格构型的两种或更多种化合物形成的，或者是通过机械或物理地堆叠各个介电膜形成的。

16.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述介电膜包括具有1个晶胞至100个晶胞的厚度的单晶钙钛矿氧化物薄膜。

17.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述介电膜包括由具有40个晶胞的厚度的单晶srtio3膜形成的介电钙钛矿氧化物膜。

18.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述固态衬底是透明的，并且由玻璃、石英、选自zno和tio2的宽带隙半导体、或选自al2o3、mgo和srtio3的氧化物形成。

19.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述固态衬底是柔性的，并且由纸、聚合物或其它有机物质、涂覆有绝缘体的金属箔、人体组织或生物组织形成。

20.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述固态衬底是透明并且柔性的，并且由聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或丙烯酸、无定形共聚酯(petg)、聚氯乙烯、液态硅橡胶(lsr)、环烯烃共聚物(coc)、聚乙烯(pe)、离聚物树脂、聚丙烯、氟化乙烯丙烯(fep)、苯乙烯甲基丙烯酸甲酯(smma)、聚苯乙烯、苯乙烯-丙烯腈树脂(san)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯或云母形成。

21.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述电子器件是场效应晶体管，所述电极包括栅电极、源电极和漏电极，一个范德华界面在所述介电膜与所述栅电极之间，另一个范德华界面在所述介电膜与所述电极中的至少一个之间。

22.根据权利要求1所述的电子器件，其中所述半导体沟道层、所述介电膜、所述电极和所述衬底在0℃至150℃的低温下被组装在一起。

23.根据权利要求22所述的电子器件，其中所述半导体沟道层、所述介电膜、所述电极和所述衬底在室温下被组装在一起。

24.一种形成根据权利要求1所述的电子器件的方法，包括在0℃至150℃的低温下组装所述半导体沟道层、所述介电膜、所述电极和所述衬底的步骤。

25.根据权利要求22所述的方法，其中所述低温是室温。

26.一种从多层样品形成电子器件的至少一部分的方法，其中所述多层样品包括膜叠层，该膜叠层包括形成在高k值介电膜上的支撑层，该膜叠层形成在牺牲层上，该牺牲层形成在临时衬底上，所述方法包括以下步骤：在0℃与150℃之间的低温下，

27.根据权利要求26所述的方法，还包括下列步骤：

28.根据权利要求26或27所述的方法，其中对于所述步骤中的至少一个，所述低温是室温。

29.根据权利要求26所述的方法，还包括沉积另一些电极以形成所述电子器件的步骤。

30.根据权利要求26所述的方法，其中所述介电膜具有大于10的介电常数，并且是使用物理气相沉积(pvd)工艺、化学气相沉积(cvd)工艺、分子束外延(mbe)工艺和热蒸发中的一种形成的。

31.根据权利要求30所述的方法，其中所述cvd工艺使用等离子体增强(pe)cvd工艺、等离子体cvd工艺、金属有机cvd(mocvd)工艺和金属氧化物(mo)cvd工艺之一。

32.根据权利要求26所述的方法，其中所述支撑层是聚合物支撑层。

33.根据权利要求26所述的方法，其中所述支撑层是无机支撑层。

34.根据权利要求26所述的方法，其中所述液体是去离子水。

35.根据权利要求26所述的方法，其中所述液体是蚀刻剂或酸。

36.根据权利要求26所述的方法，其中所述目标衬底包括半导体层而不是所述电极，或者包括所述电极和半导体层。

37.一种通过根据权利要求26至36中的任何一项所述的方法形成的电子器件。

技术总结
本文说明了一种电子器件，该电子器件包括：非导电固态衬底；多个电极；至少一个高k值介电膜，其中该介电膜被形成为自支撑膜；以及至少一个半导体沟道层；其中所述介电膜和所述半导体沟道层在所述介电膜与所述半导体沟道层之间形成一个范德华界面。还说明了相关的方法和通过该方法形成的器件。

技术研发人员：J-K·黄,J·石,J·张,S·S·李
受保护的技术使用者：新南创新有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29