[發明專利]場效應晶體管及其制備方法

無效

• 申請號: 201010573807.6
• 申請日: 2010-11-30
• 公開（公告）號: CN102479819A
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 劉明;韓買興;姬濯宇;商立偉;劉欣;王宏
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/16;H01L21/336
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種場效應晶體管，其特征在于，包括絕緣襯底、石墨烯溝道區、頂柵區、源接觸電極和漏接觸電極，其中：

石墨烯溝道區，形成于所述絕緣襯底的上方；

頂柵區，形成于所述石墨烯溝道區的上方；

源接觸電極和漏接觸電極，形成于所述絕緣襯底的上方，所述石墨烯溝道區的兩側，所述源接觸電極和漏接觸電極分別與所述石墨烯溝道區相接觸。

2.根據權利要求1所述的場效應晶體管，其特征在于，所述石墨烯溝道區包括：厚度介于0.35nm到0.8nm之間的單層石墨烯；或厚度介于0.8nm到1.2nm之間的雙層石墨烯；或厚度介于1.2nm到1.8nm之間的多層石墨烯。

3.根據權利要求2所述的場效應晶體管，其特征在于，所述石墨烯為采用微機械剝離的方式制備，并轉移至所述絕緣襯底的。

4.根據權利要求3所述的場效應晶體管，其特征在于，所述石墨烯為使用膠帶從高定向熱解石墨上剝離，并轉移至所述絕緣襯底的。

5.根據權利要求1至4所述的場效應晶體管，其特征在于，

所述絕緣襯底包括：n型或p型硅片；在所述n型或p型硅片上熱氧化形成的二氧化硅層；

所述頂柵區包括：高介電常數K柵介質，形成于所述石墨烯溝道區的上方；金屬柵電極，形成于所述高K柵介質的上方。

6.一種場效應晶體管的制備方法，其特征在于，包括：

制備絕緣襯底；

用微機械剝離的方法制備石墨烯，并將所述石墨烯轉移至所述絕緣襯底上，形成石墨烯溝道區；

在所述石墨烯溝道區上制備柵介質層；

在所述絕緣襯底上，所述石墨烯溝道區的兩側制備與所述石墨烯溝道區接觸的源/漏接觸電極；

在所述柵介質層上方制備柵電極層。

7.根據權利要求6所述的場效應晶體管制備方法，其特征在于，所述石墨烯溝道區包括：厚度介于0.35nm到0.8nm之間的單層石墨烯；或厚度介于0.8nm到1.2nm之間的雙層石墨烯；或厚度介于1.2nm到1.8nm之間的多層石墨烯。

8.根據權利要求7所述的場效應晶體管制備方法，其特征在于，所述石墨烯為使用膠帶從高定向熱解石墨上剝離，并轉移至所述絕緣襯底的。

9.根據權利要求8所述的場效應晶體管制備方法，其特征在于，所述制備絕緣襯底包括：

將高摻雜的n型或者p型硅片置入高溫合金爐中；

加熱，在所述硅片上方熱生長10nm到500nm厚的二氧化硅層。

10.根據權利要求9所述的場效應晶體管制備方法，其特征在于，所述柵介質層為高K柵介質層，所述在絕緣襯底上、石墨烯溝道區的兩側制備與所述石墨烯溝道區接觸的源漏接觸電極包括：

將已形成石墨烯溝道區的絕緣襯底樣品在85℃的熱板上烘5分鐘；

將樣品在3000rpm的轉速在勻膠機上，勻正膠1分鐘；

將樣品在85℃的熱板上烘烤4分30秒；

將樣品在光刻機上曝光4秒；

將樣品在正膠顯影液中顯影50秒；

將樣品在緩沖氧化蝕刻劑溶液中浸泡，至預設位置的高K柵介質層被刻蝕；

在樣品上依次蒸鍍預設厚度的鉻和金，或者鎳和金，或者鈦鈀金；

將樣品依次放到丙酮、酒精和去離子水中，剝離蒸鍍在溝道區頂部的鉻和金，或者鎳和金，或者鈦鈀金，得到源漏接觸電極。

11.根據權利要求10所述的場效應晶體管制備方法，其特征在于，所述在高K柵介質層上方制備柵電極層包括：

將樣品在85℃的熱板上烘5分鐘；

將樣品在3000rpm的轉速在勻膠機上，勻正膠1分鐘；

將樣品在85℃的熱板上烘烤4分鐘30秒；

將樣品在光學光刻機上曝光4秒，或者使用電子束直寫技術曝光；

將樣品在正膠顯影液中顯影50秒；

將樣品轉移到電子束蒸鍍機腔中，依次蒸鍍規定厚度的鉻和金，或者鎳和金，或者鈦鈀金；

將蒸鍍完成的樣品依次放到丙酮、酒精和去離子水中，剝離蒸鍍在源漏區域上部的所述鉻和金，或者鎳和金，或者鈦鈀金，得到頂柵電極。