[發(fā)明專利]石墨烯器件的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310713413.X
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103646855A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王浩敏;謝紅;孫秋娟;王慧山;吳天如;謝曉明;江綿恒
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所
• 主分類號: H01L21/04
• 分類號: H01L21/04
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導體技術(shù)，特別是涉及一種石墨烯器件的制作方法。

背景技術(shù)

石墨烯是從石墨材料中剝離出來，由碳原子組成的二維晶體，只有一層碳原子的厚度，是迄今最薄也最堅硬的材料，其獨特的結(jié)構(gòu)使得其顯示出一系列奇特的物理特性，如高電導率、熱導率、透光率、高遷移率及機械強度等。石墨烯具有透明、軟性、能帶結(jié)構(gòu)連續(xù)可調(diào)、電子遷移率高等一系列重要的光電特性，基于石墨烯的電子器件在下一代納米電子器件領(lǐng)域中具有重要的應(yīng)用前景，如發(fā)光二極管、太陽能電池和納米發(fā)電機等。這些優(yōu)越的物理性能預示著石墨烯可以作為極佳的半導體材料結(jié)合不同的襯底廣泛的應(yīng)用于電子，傳感器及能源等領(lǐng)域。

隨著研究的不入與技術(shù)的不斷推進，以石墨烯為基礎(chǔ)的器件的功能必將得到進一步提升，并將成為未來納米器件中的重要成員。然而目前存在的石墨烯場效應(yīng)晶體管制備工藝研究，由于要集成低溫加工工藝，高K電介質(zhì)制備工藝等大多采用半導體硅做為襯底，然而在任意的襯底如有機或者無機襯底，剛性及柔性襯底上大規(guī)模集成具有高性能納米器件仍然是具有挑戰(zhàn)的。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯器件的制作方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中石墨烯場效應(yīng)晶體管制備工藝大多采用半導體硅做為襯底，使得石墨烯器件的應(yīng)用受到限制的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種石墨烯器件的制作方法，所述石墨烯器件的制作方法至少包括：

提供第一襯底；

在所述第一襯底上形成PVA層；

在所述PVA層上形成PMMA層；

在所述PMMA層上形成石墨烯器件；

將所述第一襯底、所述PVA層、所述PMMA層和所述石墨烯器件放入去離子水中，以溶解所述PVA層，使得所述PMMA層和所述石墨烯器件與所述第一襯底脫離；

將所述PMMA層和所述石墨烯器件轉(zhuǎn)移第二襯底上。

優(yōu)選地，在所述PMMA層上形成石墨烯器件的步驟包括：

在所述PMMA層上形成石墨烯層；

利用沉積工藝在所述石墨烯層上形成第一金屬層；

利用光刻工藝和濕法刻蝕工藝將所述第一金屬層形成所述石墨烯器件的源極和漏極；

在所述石墨烯層、所述源極和所述漏極上形成柵介質(zhì)層；

利用沉積工藝在所述柵介質(zhì)層上形成第二金屬層；

利用光刻工藝和濕法刻蝕工藝將所述第二金屬層形成金屬頂柵電極，所述金屬頂柵電極位于所述源極和所述漏極之間的柵介質(zhì)層上；

利用光刻工藝和濕法刻蝕工藝去除所述源極和所述漏極上方的所述柵介質(zhì)層，以暴露出所述源極和所述漏極。

優(yōu)選地，所述形成石墨烯層的方法為機械剝離法。

優(yōu)選地，所述第一金屬層為Au，厚度為50nm～100nm，形成工藝為電子束蒸發(fā)。

優(yōu)選地，在所述利用光刻工藝和濕法刻蝕工藝將所述第一金屬層形成所述石墨烯器件的源極和漏極的步驟中，利用K2和I2的混合溶液刻蝕所述第一金屬層。

優(yōu)選地，所述柵介質(zhì)層為高K介質(zhì)材料，厚度為10nm～30nm。

優(yōu)選地，所述柵介質(zhì)層為Al2O3，形成工藝為原子層沉積，進行所述原子層沉積時，設(shè)置反應(yīng)溫度為150℃。

優(yōu)選地，所述第二金屬層為銅，厚度為形成工藝為電子束蒸發(fā)。

優(yōu)選地，所述利用光刻工藝和濕法刻蝕工藝將所述第二金屬層形成金屬頂柵電極的步驟中，利用所述六水合氯化鐵溶液刻蝕所述第二金屬層。

優(yōu)選地，所述第一襯底為硅襯底。

優(yōu)選地，所述第二襯底為有機襯底、藍寶石襯底、玻璃襯底、GaN襯底、AlN襯底、塑料襯底或金屬襯底。

優(yōu)選地，所述第二襯底為聚酰亞胺襯底。

優(yōu)選地，將所述PMMA層和所述石墨烯器件轉(zhuǎn)移第二襯底上之后，還包括進行將所述PMMA層、所述石墨烯器件、第二襯底所述在70℃下烘烤10min的步驟。

優(yōu)選地，所述PVA層的厚度為80nm～120nm。

優(yōu)選地，所述PMMA層的厚度為180nm～250nm。

如上所述，本發(fā)明的石墨烯器件的制作方法，具有以下有益效果：