[發明專利]自對準雙柵石墨烯晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201310627769.1
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN103855218A
• 公開（公告）日: 2014-06-11
• 發明（設計）人: D·B·法默;A·D·富蘭克林;J·T·史密斯
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 賀月嬌;于靜

技術領域

本發明涉及半導體器件，具體而言涉及石墨烯晶體管和制造石墨烯晶體管的方法。

背景技術

石墨烯場效應晶體管（GFET）適合在高頻RF應用中使用。它們的高載流子遷移率和跨導使得它們能夠提供用于高達太赫頻率的應用的性能。典型的GFET包括電連接源極接觸和漏極接觸的石墨烯片（sheet）。在高度集成的數字應用中，GFET的自對準柵結構對于確保諸如寄生電容的關鍵參數的一致性是有用的。當前的形成自對準GFET的方法通常不可調節用于制造目的或者需要薄的源極接觸和漏極接觸。

發明內容

根據一個實施例，一種制造半導電器件的方法包括：在襯底上形成石墨烯片；在所述石墨烯片中形成至少一個狹槽（slot），所述至少一個狹槽具有允許蝕刻劑穿過所述石墨烯片的寬度；以及穿過形成在所述石墨烯片中的所述至少一個狹槽向所述襯底施加蝕刻劑以蝕刻所述襯底。

根據另一個實施例，一種制造晶體管的方法包括：在襯底上形成石墨烯片；在所述石墨烯片上形成一個或多個接觸以界定所述一個或多個接觸之間的間隙；在所述石墨烯片中形成至少一個狹槽，所述至少一個狹槽具有允許蝕刻劑穿過所述石墨烯片的寬度；以及通過使蝕刻劑穿過所述至少一個狹槽，去除所述襯底的在所述間隙中的部分。

根據另一個實施例，一種制造自對準石墨烯晶體管的方法包括：在襯底上形成石墨烯片；在所述石墨烯片上形成源極接觸；在所述石墨烯片上形成漏極接觸，其中所述漏極接觸與所述源極接觸分隔開一間隙；在所述石墨烯片中形成至少一個狹槽，所述至少一個狹槽具有允許蝕刻劑穿過所述石墨烯片的寬度；以及通過使蝕刻劑穿過所述至少一個狹槽，去除所述襯底的在所述源極接觸與所述漏極接觸之間的所述間隙中的部分。

通過本發明的技術實現另外的特征和優點。本文中詳細描述了本發明的其它實施例和方面，這些實施例和方面被認為是要求保護的發明的一部分。為了更好地理解本發明的優點和特征，參考說明書和附圖。

附圖說明

在說明書的結尾處的權利要求書中特別指出并且清楚地要求保護被認為是本公開的主題。從以下結合附圖進行的詳細描述，本發明的前述及其它特征和優點是顯而易見的，在附圖中：

圖1示例出本發明的示例性石墨烯場效應晶體管的初始制造階段，其中石墨烯片被置于襯底上；

圖2示出了在示例性石墨烯場效應晶體管的第二制造階段中形成在襯底上的第一接觸和第二接觸；

圖3示例出襯底蝕刻階段；

圖4示例出其中沉積隔離物（spacer）材料的涂敷階段；

圖5示出了高k柵極電介質沉積階段；

圖6示例出用于構建雙柵晶體管結構的導電柵極沉積階段；

圖7示出了使用本文中公開的示例性方法制造的示例性石墨烯場效應晶體管；

圖8示出了使用本文中公開的示例性方法制造的石墨烯場效應晶體管的備選實施例；

圖9示出了石墨烯片的俯視圖，該石墨烯片具有用于允許分子穿過該石墨烯片的示例性狹槽；以及

圖10示出了流程圖，示例出本文中公開的示例性石墨烯場效應晶體管的示例性制造方法。

具體實施方式

圖1-6示出了根據本發明實施例的生產或制造示例性半導體器件的各個階段。在一個示例性實施例中，所述半導體器件是具有雙柵結構的石墨烯場效應晶體管（GFET）。本文中公開的GFET的示例性制造方法由于在柵極形成之前沉積源極接觸和漏極接觸并且相對于所沉積的源極接觸和漏極接觸形成所述柵極，可以制造自對準的GFET。所述源極接觸和漏極接觸相對于在柵極形成時使用的蝕刻劑提供了掩膜。所述襯底相對于所述源極接觸和所述漏極接觸被取向為使得所述襯底可以在界定所述柵極區域的至少一個維度的選定方向上被各向異性地蝕刻。此外，柵極區域包括在源極接觸和漏極接觸之間延伸的石墨烯橋。石墨烯片中的切口（cut）或狹槽（slot）使得能夠蝕刻石墨烯下方的襯底。在制造過程期間，柵極材料被沉積在石墨烯橋的相反面上。