[發明專利]一種碳基場效應晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201110002672.2
• 申請日: 2011-01-07
• 公開（公告）號: CN102593169A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 金智;麻芃;郭建楠;蘇永波;王顯泰
• 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;H01L29/06;H01L29/51;H01L21/336;H01L21/31;H01L21/285
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 王建國

1.一種碳基場效應晶體管，包括半導體襯底、絕緣層、導電通道、源電極、漏電極、柵介質層和柵電極，所述絕緣層設置于所述半導體襯底上，所述導電通道設置于所述絕緣層上，所述導電通道由碳基材料構成，所述源電極和漏電極分別設置于所述導電通道的兩端，所述柵介質層覆蓋在所述源電極、所述漏電極以及所述源電極和所述漏電極之間的導電通道上，所述柵電極位于所述柵介質層之上，其特征在于，所述柵介質層包括苯并環丁烯有機介質層。

2.根據權利要求1所述的碳基場效應晶體管，其特征在于，所述苯并環丁烯有機介質層由苯并環丁烯單體通過加熱形成的交聯的苯并環丁烯聚合體構成；

或者由苯并環丁烯單體在光刻后再通過加熱形成的交聯的苯并環丁烯聚合體構成。

3.根據權利要求1所述的碳基場效應晶體管，其特征在于，所述苯并環丁烯有機介質層的厚度為5納米～50納米。

4.根據權利要求1所述的碳基場效應晶體管，其特征在于，所述柵介質層還包括金屬氧化物介質層，所述金屬氧化物介質層位于所述苯并環丁烯有機介質層之上。

5.根據權利要求4所述的碳基場效應晶體管，其特征在于，所述金屬氧化物介質層由氧化鉿、氧化鋯或者氧化鋁構成，所述金屬氧化物介質層的厚度為3納米～30納米。

6.一種碳基場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

步驟一：在半導體襯底上依次形成絕緣層、由碳基材料構成的導電通道、源電極和漏電極；

步驟二：將形成有絕緣層、導電通道、源電極和漏電極的半導體襯底放入充滿氮氣的烘箱內，烘箱的溫度保持在110℃～130℃，同時使六甲基二硅胺烷均勻地涂覆在源電極、漏電極以及源電極和漏電極之間的導電通道上；?

步驟三：利用溶劑將苯并環丁烯稀釋后，通過勻膠機旋涂在均勻涂覆有六甲基二硅胺烷的源電極、漏電極以及源電極和漏電極之間的導電通道上；

步驟四：在N₂或者惰性氣體的保護下，將旋涂后的器件加熱至200℃～300℃，使苯并環丁烯單體發生交聯反應生成苯并環丁烯聚合體，從而形成柵介質層，所述柵介質層為苯并環丁烯有機介質層，再在所述柵介質層上形成柵電極即可。

7.根據權利要求6所述的碳基場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟三中將苯并環丁烯稀釋的溶劑為1，3，5-三甲基苯、癸烷、1-丁醇、甲苯、丙二醇甲醚乙酸酯或者N-甲基吡咯烷酮。

8.根據權利要求6所述的碳基場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟四中采用烘箱、熱板或者管式爐進行加熱。

9.根據權利要求6所述的碳基場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟四中加熱溫度大于或者等于200℃且小于270℃時，在該加熱溫度處恒溫保持15分鐘～90分鐘后，再自然冷卻至常溫；當加熱溫度大于或者等于270℃且小于300℃時，于5秒～1分鐘的時間內進行快速熱退火。

10.根據權利要求6至9任一所述的碳基場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述步驟四中在形成苯并環丁烯有機介質層后，還包括利用原子層沉積法在苯并環丁烯有機介質層上再沉積一層金屬氧化物介質層的步驟，從而形成柵介質層，所述柵介質層包括苯并環丁烯有機介質層和金屬氧化物介質層。