[發(fā)明專利]類金剛石襯底上源漏掩埋型石墨烯晶體管器件和制作方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110266848.5
• 申請(qǐng)日: 2011-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103000669A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬小龍;殷華湘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類號(hào): H01L29/08
• 分類號(hào): H01L29/08;H01L29/16;H01L29/78;H01L21/762;H01L21/336
• 代理公司: 北京藍(lán)智輝煌知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11345
• 代理人: 陳紅

1.一種類金剛石襯底上源漏掩埋型石墨烯晶體管器件，其特征是：所述器件依次至少包括：

襯底；

位于襯底上的類金剛石非晶碳薄膜；

掩埋在所述類金剛石非晶碳薄膜中的源/漏電極；

至少覆蓋所述源電極和漏電極上方的單層或少數(shù)層石墨烯層；

淀積于所述石墨烯層上的絕緣介質(zhì)層；

位于所述絕緣介質(zhì)層上的金屬柵電極。

2.如權(quán)利要求1所述的器件，其特征是：

所述柵電極和所述源/漏電極分別位于所述石墨烯層的上下兩側(cè)，所述源/漏電極與所述柵電極之間的距離或大于零、或等于零、或小于零。

3.如權(quán)利要求1或2所述的器件，其特征是：

所述襯底的材料是平坦的、彎曲的、或者有應(yīng)變的；

所述襯底的材料是以下半導(dǎo)體材料之一：硅、多晶硅、硅鍺合金、鍺、III-V族化合物、或II-VI族化合物；

或者所述襯底的材料是以下絕緣體材料之一：塑料薄膜、玻璃、或二氧化硅；

或者所述襯底的材料是以下金屬材料之一：鐵、鋁、金、銀、或銅；

所述襯底和所述類金剛石非晶碳薄膜之間還有作為應(yīng)力緩沖層的二氧化硅層，所述作為應(yīng)力緩沖層厚度為5nm～50nm；

所述類金剛石非晶碳薄膜sp3C-C鍵含量大于50％，sp2C＝C鍵含量大于5％，H原子的含量小于25％，其他雜質(zhì)元素的含量小于20％；薄膜壓應(yīng)力小于4GPa；薄膜厚度為10nm～200nm；表面粗糙度小于5nm；

所述源/漏電極的金屬選自下述材料之一或者其中幾種的組合：包括鈀，金，Ti，Ta，Mo，Al，W，Cu，Ni，Pt，Co在內(nèi)的金屬；或包括TaN，TiN，TiSiN在內(nèi)的金屬氮化物；或包括WSi，NiSi，CoSi，PtSi在內(nèi)的硅化物；或透明金屬氧化物電極IZO，ITO；或多晶硅；或多晶硅硅化物；

所述源區(qū)和漏區(qū)掩埋的金屬電極長(zhǎng)度5nm～1um，寬度10nm～10um，厚度1nm～100nm；所述源/漏電極與所述柵電極之間的距離的絕對(duì)數(shù)值不大于40nm；

所述石墨烯層的少數(shù)層為2～10層碳原子厚度；

所述絕緣介質(zhì)層為選自以下材料之一或其組合構(gòu)成的復(fù)合一層或多層：Al₂O₃、HfO₂、包括HfSiO_x，HfSiON，HfAlO_x，HfTaO_x，HfLaO_x，HfAlSiO_x，或HfLaSiO_x至少之一在內(nèi)的鉿基高K介質(zhì)材料、包括ZrO₂，La₂O₃，LaAlO₃，TiO₂，或Y₂O₃至少之一在內(nèi)的稀土基高K介質(zhì)材料、以及包括二氧化硅，SiON，或Si₃N₄至少之一在內(nèi)的絕緣介質(zhì)材料。

4.一種制作如權(quán)利要求1至3所述的類金剛石襯底上源漏掩埋型石墨烯晶體管器件的方法，其特征是：至少包括如下步驟：

在半導(dǎo)體襯底上淀積一層類金剛石非晶碳薄膜；

在所述類金剛石非晶碳薄膜上光刻源區(qū)和漏區(qū)；

濺射源漏層材料，然后通過(guò)CMP形成一個(gè)可暴露出所述源區(qū)和漏區(qū)的平面，形成源/漏電極，并清洗所述平面的表面；

將單層或者少數(shù)層石墨烯轉(zhuǎn)移到清洗后的所述表面上；

在所述石墨烯上淀積絕緣介質(zhì)層；

濺射金屬層，光刻刻蝕形成金屬柵電極。

5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征是：

所述半導(dǎo)體襯底上還通過(guò)淀積或者熱氧化形成有一層二氧化硅作為應(yīng)力緩沖層，所述類金剛石非晶碳薄膜形成于所述應(yīng)力緩沖層上。