[發明專利]場效應晶體管及其制造方法和半導體氧化石墨烯制造方法

無效

• 申請號: 201110137723.2
• 申請日: 2011-05-25
• 公開（公告）號: CN102270665A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 小林敏之
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01L29/786
• 分類號: H01L29/786;H01L21/336;C01B31/02
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 余剛;吳孟秋

技術領域

本公開涉及場效應晶體管及其制造方法和半導體氧化石墨烯制造方法，更具體地，涉及包括用于溝道層的半導體氧化石墨烯的場效應晶體管。?

背景技術

近年來，對包括使用半導體石墨烯形成的溝道層的場效應晶體管進行研發。在現有技術中，已提出了幾種形成半導體石墨烯的方法。第一種方法是在基板上形成氧化石墨烯，然后在120°至240°的溫度加熱和還原氧化石墨烯(參見“Tunable?Electrical?Conductivity?of?Individual?Graphene?Oxide?Sheets?Reduced?at‘Low’Temperatures”，Nano?Letters?8，4283(2008)(非專利文檔1))。第二種方法是在基板上形成氧化石墨烯，然后用肼化學還原氧化石墨烯(參見“Insulator?to?Semimetal?Transition?in?Graphene?Oxide”，J.Phys.Chem.C?113，15768(2009)(非專利文檔2))。第三種方法是使寬度約10nm的石墨烯片變薄以形成半導體石墨烯(見“Energy?Band-Gap?Engineering?of?Graphene?Nanoribbons”，Phys.Rev.Lett.98，206805(2007)(非專利文檔3)和“Chemically?Derived，Ultrasmooth?Graphene?Nanoribbon?Semiconductors”，Science?319，1229(2008)(非專利文檔4))。第四種方法是在兩層石墨烯堆疊方向上施加電場以形成半導體石墨烯(參見“Direct?observation?of?a?widely?tunable?bandgap?in?bilayer?graphene”，Nature?459，820(2009)(非專利文檔5))。?

發明內容

然而，在非專利文檔1中公開的方法通過加熱和還原氧化石墨烯只能獲得沒有帶隙E_g的半金屬還原石墨烯，但不能獲得具有有限帶隙的半導體氧化石墨烯。這可能導致將該還原氧化石墨烯用于溝道層的場效應晶體管(FET)的約為3的小開/關比、在利用該FET的情況下邏輯電路的高功耗、在利用該FET的情況下顯示器背板的小對比率等。?

此外，在非專利文檔2中公開的方法中，獲得的還原氧化石墨烯具有0.055eV的小帶隙E_g，并且不足以用作場效應晶體管的溝道層。此外，在非專利文檔3中公開的方法需要昂貴的尖端科技光刻法，或可能存在產品產量低和產品很不均勻的問題。?

此外，由于不存在在整個表面上均勻形成兩層石墨烯的現有技術并且必須連續施加高電場，因此在非專利文檔5中公開的方法導致器件結構復雜。?

這樣，以上涉及的半導體石墨烯形成方法具有各自的優點和缺點。?

因此，期望提供以低成本和高產量制造采用半導體氧化石墨烯的具有大開/關比和簡單結構的場效應晶體管的場效應晶體管制造方法。?

也期望提供采用半導體氧化石墨烯的具有大開/關比和簡單結構的場效應晶體管。?

也期望提供以低成本和高產量制造具有足夠大的帶隙E_g的半導體氧化石墨烯的半導體氧化石墨烯制造方法。?

以上的需求及其它的需求將在以下描述中更加顯而易見。?

根據本實施方式，通過在基板上形成包括具有氨基的分子的分子層、形成氧化石墨烯，然后還原氧化石墨烯，能夠獲得具有足夠大的帶隙E_g的半導體氧化石墨烯。?

在一個實施方式中，膜包括具有氨基的基層和在基層上形成的還原氧化石墨烯層。在實施方式中，基層的表面包括絕緣體。在實施方式中，基層包括具有在其上形成導電基板。在實施方式中，導電基板是導電硅基板，并且絕緣膜是二氧化硅膜。在實施方式中，基層是已表面處理使得氨基粘附其上的絕緣膜。在實施方式中，膜還包括絕緣膜，其中基層在絕緣膜上形成為分離層。在實施方式中，氨基為APTMS或APTES的形式。在實施方式中，還原氧化石墨烯層的厚度在約0.3nm至約10nm的范圍中。在實施方式中，還原氧化石墨烯層包括多個島，該島包括通過sp²雜化軌道結合的碳原子。在實施方式中，島埋入還原氧化石墨烯層的絕緣區。在實施方式中，多個島通過多個導電溝道互連以在還原氧化石墨烯層內形成網絡結構。在實施方式中，導電溝道具有約10nm以上的厚度。在實施方式中，還原氧化石墨烯層具有約0.1eV以上的帶隙。?