[發(fā)明專利]晶體管及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310073946.6
• 申請日: 2013-03-08
• 公開（公告）號: CN103579310B
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李昌承;金容誠;李周浩;鄭鏞席
• 申請（專利權(quán)）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L29/16
• 分類號: H01L29/16;H01L21/335
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所11105
• 代理人: 屈玉華

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及晶體管和該晶體管的制造方法，更具體地，涉及石墨烯晶體管和石墨烯晶體管的制造方法。

背景技術(shù)

石墨烯是由碳原子構(gòu)成的單層六方結(jié)構(gòu)，其在化學(xué)上和結(jié)構(gòu)上是穩(wěn)定的，并且表現(xiàn)出優(yōu)異的電/物理性能。例如，石墨烯具有高達大約2×10⁵cm²/Vs的電荷遷移率，這比硅（Si）快一百倍，并且具有大約10⁸A/cm²的電流密度，這比銅（Cu）大一百倍。因此，石墨烯作為可以克服對普通器件的限制的下一代材料已經(jīng)引起了關(guān)注。

由于石墨烯的各種優(yōu)點，已經(jīng)開展了許多將石墨烯應(yīng)用于各種電子裝置（例如，晶體管）的研究。然而，事實上，由于在形成石墨烯的工藝中存在一些限制，所以難以通過使用石墨烯來制造器件。另外，在石墨烯與另一材料之間的界面發(fā)生的缺陷會使得包括石墨烯的電子裝置的特性退化。

發(fā)明內(nèi)容

提供了晶體管，其使用石墨烯和由石墨烯轉(zhuǎn)變的材料。

提供了防止石墨烯溝道層和與該石墨烯溝道層接觸的材料層（例如，柵絕緣層）之間的界面缺陷的晶體管。

提供了其中溝道層、柵絕緣層和柵極由石墨烯或從石墨烯轉(zhuǎn)變的材料形成的晶體管。

提供了制造晶體管的方法。

附加的方面將在隨后的描述中部分地闡述，并且部分地由該描述而明顯，或可以通過實踐給出的實施例而習(xí)之。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，晶體管包括：溝道層，包括石墨烯；柵絕緣層，設(shè)置在溝道層的表面上并且包括氟化石墨烯；柵極，設(shè)置為面對溝道層，柵絕緣層插置在柵極與溝道層之間；以及源極和漏極，分別電連接到溝道層的第一和第二區(qū)域。

柵極可以包括石墨烯。

溝道層可以包括圖案化的石墨烯區(qū)域，所述圖案化的石墨烯區(qū)域是納米尺度圖案化的區(qū)域。

溝道層可以包括氟化石墨烯區(qū)域和非氟化石墨烯區(qū)域，該非氟化石墨烯區(qū)域可以與該圖案化的石墨烯區(qū)域相應(yīng)。

圖案化的石墨烯區(qū)域可以包括石墨烯納米帶（GNR）區(qū)域。

圖案化的石墨烯區(qū)域可以包括石墨烯納米網(wǎng)（GNM）區(qū)域。

溝道層可以是單層石墨烯。

柵絕緣層可以是氟化的單層石墨烯。

柵絕緣層可以還包括設(shè)置在氟化石墨烯與柵極之間的絕緣層。

柵絕緣層可以設(shè)置在溝道層的一部分上，源極可以設(shè)置在柵絕緣層一側(cè)的溝道層上，漏極可以設(shè)置在柵絕緣層另一側(cè)的溝道層上。

晶體管可以還包括：第一石墨烯區(qū)域，設(shè)置在溝道層與源極之間；以及第二石墨烯區(qū)域，設(shè)置在溝道層與漏極之間。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，晶體管包括：溝道層，包括由附接有化學(xué)改進劑的石墨烯構(gòu)成的區(qū)域和由該區(qū)域限定的圖案化的石墨烯區(qū)域；柵絕緣層，設(shè)置在溝道層的表面上；柵極，設(shè)置為面對溝道層，柵絕緣層設(shè)置在柵極與溝道層之間；以及源極和漏極，分別電連接到溝道層的第一和第二區(qū)域。

由附接有化學(xué)改進劑的石墨烯構(gòu)成的區(qū)域可以是由未附接所述化學(xué)改進劑的石墨烯而化學(xué)轉(zhuǎn)變的。

由附接有化學(xué)改進劑的石墨烯構(gòu)成的該區(qū)域可以是氟化石墨烯區(qū)域。

圖案化的石墨烯區(qū)域可以包括石墨烯納米帶（GNR）區(qū)域或石墨烯納米網(wǎng)（GNM）區(qū)域。

柵絕緣層可以包括氟化石墨烯。

柵極可以包括石墨烯。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，晶體管包括：溝道層、柵絕緣層、柵極、源極和漏極，其中溝道層、柵絕緣層和柵極包括石墨烯和由附接有化學(xué)改進劑的石墨烯構(gòu)成的材料中的至少一種。

由附接有化學(xué)改進劑的石墨烯構(gòu)成的材料是由未附接化學(xué)改進劑的石墨烯而化學(xué)轉(zhuǎn)變的。

柵絕緣層可以包括氟化石墨烯。

溝道層可以包括石墨烯。

溝道層可以包括氟化石墨烯區(qū)域和由氟化石墨烯區(qū)域限定的圖案化的石墨烯區(qū)域。

柵極可以包括石墨烯。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，制造晶體管的方法包括：形成多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包括溝道層和柵絕緣層，該溝道層包括石墨烯，該柵絕緣層包括氟化石墨烯；形成柵極，該柵極設(shè)置為面對溝道層，柵絕緣層插置在柵極與溝道層之間；以及形成源極和漏極，該源極和漏極分別電連接到溝道層的第一和第二區(qū)域。

形成多層結(jié)構(gòu)可以包括：在基板上形成多層石墨烯，該多層石墨烯包括第一石墨烯和第二石墨烯；以及將至少一部分的第二石墨烯轉(zhuǎn)變成氟化石墨烯。