[發明專利]基于Cu膜退火的SiC襯底上側柵石墨烯晶體管制作方法

有效

• 申請號: 201310039657.4
• 申請日: 2013-01-31
• 公開（公告）號: CN103165467A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 郭輝;胡彥飛;張玉明;韋超;雷天民;張克基
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/786
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

1.一種基于Cu膜退火的SiC襯底上側柵石墨烯晶體管制作方法，包括以下步驟：

（1）對SiC樣片進行清洗，以去除表面污染物；

（2）在清洗后的SiC樣片表面利用等離子體增強化學氣相沉積PECVD淀積一層0.4-1.2μm厚的SiO₂，作為掩膜；

（3）按照側柵石墨烯晶體管的側柵極G、源極S、漏極D、導電溝道位置制作成光刻版；再在SiO₂掩膜表面以旋涂一層丙烯酸樹脂PMMA溶液并烘烤，使其與掩膜緊密結合在一起；用電子束對PMMA曝光，將光刻板上的圖形轉移到SiO₂掩膜上；使用緩沖氫氟酸對曝光后的SiO₂掩膜層進行腐蝕，露出SiC，得到與側柵圖形相同的窗口；

（4）將開窗后的樣片置于石英管中，并連接好由三口燒瓶、水浴鍋和石英管組成的反應裝置，再對石英管加熱至800-1000℃；

（5）對裝有CCl₄液體的三口燒瓶加熱至60-80℃，再向三口燒瓶中通入流速為50-80ml/min的Ar氣，利用Ar氣攜帶CCl₄蒸汽進入石英管中，使CCl₄與裸露的SiC反應30-120min，生成碳膜；

（6）將生成的碳膜樣片置于緩沖氫氟酸溶液中以去除窗口以外的SiO₂；

（7）將去除SiO₂后的碳膜樣片置于Cu膜上，再將它們一同置于Ar氣中，在溫度為900-1100℃下退火15-25分鐘，使碳膜在窗口位置重構成具有側柵圖形的石墨烯，同時形成側柵石墨烯晶體管的側柵極、源極、漏極和導電溝道；

（8）將Cu膜從石墨烯樣片上取開；

（9）在具有側柵圖形的石墨烯樣片上用電子束蒸發的方法淀積金屬Pd/Au接觸層；

（10）按照側柵、源、漏金屬電極位置制作光刻版；再將濃度為7%的PMMA溶液旋涂于金屬層上，并置于烘箱中在200℃下烘烤80s，使其與金屬層緊密接觸，用電子束曝光PMMA，將光刻版上圖形轉移到金屬接觸層上；以氧氣作為反應氣體，使用反應離子刻蝕RIE刻蝕曝光后的金屬接觸層，得到側柵石墨烯晶體管的側柵電極、源電極和漏電極；

（11）使用丙酮溶液浸泡樣品10分鐘以去除PMMA，取出后烘干，獲得側柵石墨烯晶體管。

2.根據權利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC襯底上側柵石墨烯晶體管制作方法，其特征在于所述步驟（1）對SiC樣片進行清洗，是先使用NH₄OH+H₂O₂試劑浸泡SiC樣片10分鐘，取出后烘干，以去除樣片表面有機殘余物；再使用HCl+H₂O₂試劑浸泡樣片10分鐘，取出后烘干，以去除離子污染物。

3.根據權利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC襯底上側柵石墨烯晶體管制作方法，其特征在于所述步驟（2）中利用PECVD淀積SiO₂，其工藝條件為：

SiH₄、N₂O和N₂的流速分別為30sccm、60sccm和200sccm，

反應腔內壓力為3.0Pa，

射頻功率為100W，

淀積溫度為150℃，

淀積時間為30-100min。

4.根據權利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC襯底上側柵石墨烯晶體管制作方法，其特征在于所述步驟（7）中的Cu膜厚度為250-300nm。

5.根據權利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC襯底上側柵石墨烯晶體管制作方法，其特征在于所述步驟（9）中的電子束蒸發淀積金屬Pd/Au接觸層，其金屬Pd層厚度為5nm，金屬Au層厚度為100nm。

6.根據權利要求1所述的基于Cu膜退火的SiC襯底上側柵石墨烯晶體管制作方法，其特征在于所述步驟（9）中旋涂丙烯酸樹脂PMMA溶液，其工藝參數為：PMMA濃度為3%，旋轉速度：2500轉/分鐘，烘干：180℃，60秒。