[發明專利]基于石墨烯的霍爾集成電路及其制備方法

有效

• 申請號: 201110202706.2
• 申請日: 2011-07-19
• 公開（公告）號: CN102263121A
• 公開（公告）日: 2011-11-30
• 發明（設計）人: 徐慧龍;張志勇;彭練矛;王勝
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: H01L27/22
• 分類號: H01L27/22;H01L43/06;H01L43/10;H01L43/14
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 李稚婷

1.一種霍爾集成電路，包括霍爾元件和對霍爾元件輸出的霍爾電壓信號進行放大的放大器，其特征在于，所述霍爾元件包括一對激勵電極、一對霍爾電極和以石墨烯為材料的溝道，一對激勵電極分別與溝道兩端接觸，一對霍爾電極分別與溝道兩側接觸；所述放大器包括一個或多個場效應晶體管，所述場效應晶體管的溝道材料是石墨烯。

2.如權利要求1所述霍爾集成電路，其特征在于，所述霍爾集成電路還包括一個或多個電阻，以及各元器件之間的互連線，所述電阻和互連線的材料是金屬或石墨烯。

3.如權利要求1所述霍爾集成電路，其特征在于，放大器中的場效應晶體管包括石墨烯溝道，分別與石墨烯溝道兩端接觸的源、漏電極，覆蓋在石墨烯溝道表面的絕緣柵介質，以及在柵介質上的柵電極。

4.如權利要求1所述霍爾集成電路，其特征在于，所述石墨烯是單層的或者多層的。

5.如權利要求1所述的霍爾集成電路，其特征在于，所述霍爾元件和放大器集成在同一個芯片上。

6.如權利要求1所述的霍爾集成電路，其特征在于，所述的放大器是差分放大器或運算放大器。

7.權利要求1～6任一所述霍爾集成電路的制備方法，包括下列步驟：

1)在絕緣基底上制備石墨烯，或者在金屬上生長石墨烯后再將石墨烯轉移到絕緣基底上；

2)通過光刻在絕緣基底上定義霍爾元件的激勵電極和霍爾電極、場效應晶體管的源、漏電極的圖形，然后沉積一層金屬，通過剝離的方法形成與石墨烯電學連接的所述電極；

3)通過光刻在石墨烯上定義霍爾元件和場效應晶體管的溝道圖形，然后刻蝕形成石墨烯溝道；

4)在場效應晶體管源漏之間通過光刻定義柵介質圖形，然后沉積一層柵介質材料，并通過剝離的方法形成柵介質；

5)在場效應晶體管柵介質上通過光刻定義頂柵電極圖形，然后沉積一層金屬，并通過剝離的方法形成柵電極。

8.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，步驟1)采用化學氣相沉積將石墨烯生長在絕緣基底上，或者通過機械剝離將石墨烯分散到絕緣基底上。

9.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，在步驟2)和/或步驟5)制作金屬電極的同時制作霍爾集成電路中的金屬電阻和金屬互連線。

10.如權利要求7所述的制備方法，其特征在于，在步驟3)制作石墨烯溝道的同時制作霍爾集成電路中的石墨烯電阻和石墨烯互連線。