[發(fā)明專利]一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210461745.9
• 申請(qǐng)日: 2012-11-16
• 公開（公告）號(hào): CN102931057A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王浩敏;謝紅;孫秋娟;康曉旭;劉曉宇;謝曉明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): H01L21/04
• 分類號(hào): H01L21/04;H01L29/78;H01L29/51
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 余明偉

1.一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括：

1）提供一襯底，刻蝕所述襯底形成柵電極溝槽；

2）在所述襯底表面沉積金屬Al材料，并使所述金屬Al材料填充于所述柵電極溝槽；

3）采用拋光工藝拋除所述柵電極溝槽外的金屬Al材料，使所述襯底表面與柵電極溝槽內(nèi)金屬Al材料表面齊平，所述溝槽內(nèi)的金屬Al材料為柵電極；

4）通入O₂使所述金屬Al材料表面氧化，形成致密的Al₂O₃介電薄膜層，刻蝕所述Al₂O₃介電薄膜層，露出部分金屬Al作為柵電極接觸；

5）采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝在步驟4）的結(jié)構(gòu)表面制備BN薄膜層，刻蝕所述BN薄膜層，露出柵電極；

6）在所述BN薄膜層表面形成石墨烯，刻蝕所述石墨烯形成導(dǎo)電溝道。

7）在所述石墨烯表面制備形成源電極和漏電極，形成基于Al₂O₃-BN新型柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)，其中，所述源電極和漏電極分別與石墨烯電性連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于：在步驟1）中包括襯底的清洗步驟。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于，在步驟6）包括有石墨烯生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移工藝，包括：

采用化學(xué)氣相沉積工藝在一拋光的基底上生長(zhǎng)單層石墨烯；

在所述石墨烯上均勻涂覆聚合膠，將具有所述石墨烯和聚合膠的基底放入溶液中，腐蝕掉基底后轉(zhuǎn)移附著有聚合膠的石墨烯至所述BN薄膜層表面，丙酮去除聚合膠并進(jìn)行退火處理。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于：所述基底包括Cu、Ni或Pt片。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于：所述Al₂O₃介電薄膜層和BN薄膜層共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于：所述BN薄膜為立方微晶結(jié)構(gòu)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于：所述Al₂O₃介電薄膜層的厚度為1~10nm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于：氧化形成所述Al₂O₃介電薄膜層的溫度為低于400℃。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于：所述柵電極包括單柵、雙柵或多柵結(jié)構(gòu)。

10.一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于：所述場(chǎng)效應(yīng)器件至少包括：

襯底，具有柵電極溝槽；

柵電極，形成于所述柵電極溝槽中；

Al₂O₃介電薄膜層，位于所述柵電極溝槽中的柵電極表面，且Al₂O₃介電薄膜層表面與襯底表面齊平；

BN薄膜層，覆蓋于所述Al₂O₃介電薄膜層和襯底表面；

石墨烯，形成于所述BN薄膜層的上方；

源電極和漏電極，設(shè)置在所述石墨烯的上方，所述源電極和漏電極分別與石墨烯電性連接。

11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于：所述Al₂O₃介電薄膜層和BN薄膜層共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)。

12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于：所述BN薄膜為立方微晶結(jié)構(gòu)。

13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于：所述Al₂O₃介電薄膜層的厚度為1~10nm。

14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于：所述柵電極包括單柵、雙柵或多柵結(jié)構(gòu)。