[發(fā)明專利]包括分離的結(jié)接觸的石墨烯器件及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410433124.9
• 申請(qǐng)日: 2014-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN104659096B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李載昊;卞卿溵;宋俔在;申鉉振;李珉賢;柳寅敬;樸晟準(zhǔn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三星電子株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/06;H01L21/04
• 代理公司: 11105 北京市柳沈律師事務(wù)所
• 代理人: 翟然

本發(fā)明公開了一種包括分離的結(jié)接觸的石墨烯器件及其制造方法。石墨烯器件是其中石墨烯被用作溝道的場效應(yīng)晶體管(FET)。源電極和漏電極不直接接觸石墨烯溝道，通過摻雜半導(dǎo)體而形成的結(jié)接觸分離地設(shè)置在石墨烯溝道和源電極之間以及石墨烯溝道和漏電極之間。因此，在其中電壓不施加到柵電極的截止?fàn)顟B(tài)中，由于在石墨烯溝道和結(jié)接觸之間的勢壘，載流子不會(huì)移動(dòng)。結(jié)果，石墨烯器件在截止?fàn)顟B(tài)可以具有低電流。

技術(shù)領(lǐng)域

示例實(shí)施方式涉及石墨烯器件及其制造方法，更具體地，涉及包括分離的結(jié)接觸使得截止電流特性被改善的石墨烯器件及其制造方法。

背景技術(shù)

石墨烯是具有通常的二維六方結(jié)構(gòu)的材料，其中碳原子在一個(gè)平面上被六方地連接并具有大約為原子層的小厚度。由于石墨烯具有平穩(wěn)的特性以及高的電學(xué)/機(jī)械/化學(xué)特性并具有高導(dǎo)電性，所以石墨烯作為下一代材料受到矚目。具體地，對(duì)于使用石墨烯的納米器件進(jìn)行了許多研究。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)至少一個(gè)示例實(shí)施方式，石墨烯器件可以包括石墨烯溝道層、用于施加電場到石墨烯溝道層的柵電極、和接觸柵電極的第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層。第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層可以彼此電分離。

石墨烯器件可以還包括基板。第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層可以相鄰地設(shè)置在基板的頂表面上。

第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層可以被摻雜以具有相同的導(dǎo)電類型。基板可以被摻雜以具有與第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層的導(dǎo)電類型相反的導(dǎo)電類型。

基板可以由絕緣材料形成。

石墨烯器件可以還包括設(shè)置在第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層之間的分離膜以便將第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層彼此電分離。

分離膜可以包括溝槽和填充在溝槽中的絕緣材料，該溝槽通過對(duì)基板的一部分執(zhí)行蝕刻而形成以穿過第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層之間。

石墨烯溝道層可以設(shè)置在第一結(jié)接觸層、分離膜和第二結(jié)接觸層的頂表面上。

石墨烯器件可以還包括設(shè)置在第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層的頂表面上的柵絕緣膜以覆蓋石墨烯溝道層。柵電極可以設(shè)置在柵絕緣膜上以面對(duì)石墨烯溝道層。

石墨烯器件可以還包括接觸第一結(jié)接觸層的源電極和接觸第二結(jié)接觸層的漏電極。

源電極可以設(shè)置在第一結(jié)接觸層的頂表面上并可以延伸到柵絕緣膜的第一側(cè)。漏電極可以設(shè)置在第二結(jié)接觸層的頂表面上并可以延伸到柵絕緣膜的第二側(cè)。

石墨烯器件可以還包括由絕緣材料形成的基板。柵電極可以設(shè)置在基板上。

石墨烯器件可以還包括基本上或完全設(shè)置在基板和柵電極的頂表面上以覆蓋柵電極的柵絕緣膜。石墨烯溝道層可以局部地設(shè)置在柵絕緣膜的頂表面上以面對(duì)柵電極。第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層可以分別設(shè)置在石墨烯溝道層的兩側(cè)上。

石墨烯器件可以還包括設(shè)置在第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層之間的分離膜以將第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層彼此電分離。第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層可以被摻雜以具有相同的導(dǎo)電類型。

第一結(jié)接觸層可以設(shè)置在柵絕緣膜的頂表面和/或石墨烯溝道層的頂表面的一部分上從而接觸石墨烯溝道層的一部分。第二結(jié)接觸層可以設(shè)置在柵絕緣膜的頂表面和石墨烯溝道層的頂表面的其他部分上，從而接觸石墨烯溝道層的另一部分。

根據(jù)另一示例實(shí)施方式，石墨烯器件的制造方法可以包括：在基板的頂表面上基本上或完全形成摻雜的結(jié)接觸層；通過穿過結(jié)接觸層的中心部分對(duì)基板的一部分執(zhí)行蝕刻而形成溝槽，以將結(jié)接觸層分為第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層；在第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層的頂表面上形成石墨烯溝道層；在第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層的頂表面上形成柵絕緣膜從而基本上或完全覆蓋石墨烯溝道層；在第一結(jié)接觸層和第二結(jié)接觸層上分別形成源電極和漏電極；在柵絕緣膜上形成柵電極以面對(duì)石墨烯溝道層。