[發明專利]裝置結構及其制造方法

在審

• 申請號: 201510829167.3
• 申請日: 2015-11-24
• 公開（公告）號: CN105355556A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 青島金智高新技術有限公司
• 主分類號: H01L21/335
• 分類號: H01L21/335;H01L21/336;H01L21/84
• 代理公司: 青島申達知識產權代理有限公司 37243
• 代理人: 蔣遙明

技術領域

本發明涉及包含碳基納米結構層的霍爾效應裝置和場效晶體管(FET)，更具體涉及包含通過利用無機犧牲溝道保護層的方法圖案化的高載流子遷移率碳基納米結構層的霍爾效應裝置和FET裝置。

背景技術

在下一代的電子裝置中包含碳基納米結構作為溝道材料對于硅(Si)的持續尺寸變化(scaling)提供優點。碳納米管(CNT’s)和石墨烯是碳的兩種納米級形式，顯示出超過硅的理論極限幾個量級的極高的電流運載能力和遷移率。另外，CNTs(1維)和石墨烯(2維)是低維(超薄體)材料，允許它們在場效晶體管中積極的縮小，而不招致困擾現代縮小的裝置的短溝道效應的缺陷。

發明內容

這里描述的是CNT和石墨烯裝置結構及其制造方法，該方法在抗蝕劑處理步驟期間利用犧牲溝道保護層保持CNT或石墨烯不暴露于存在的不希望的有機濕氣(organicmoisties)。該方法可用于制造各種CNT或石墨烯裝置，包括霍爾棒，選通霍爾棒(gatedHallbar)和場效晶體管(FETs)。

根據本發明，提供用于形成裝置結構的方法，該方法包括：選擇在上表面上具有碳基納米結構層的絕緣基板；在碳基納米結構層上形成第一金屬的第一層；在第一金屬的第一層上形成具有第一圖案的第一圖案化層；轉移第一圖案到第一金屬的第一層和碳基納米結構層，以形成第一金屬的第一圖案化層和在其下方的第一圖案化碳基納米結構層；去除第一圖案化層；在絕緣基板和第一金屬的第一圖案化層之上形成第二金屬的第二圖案化層，第二金屬的第二圖案化層具有包括彼此分隔開的多個接觸的第二圖案，其中各個接觸具有在第一金屬的第一圖案化層上的部分和在絕緣基板上的部分；以及去除沒有被多個接觸覆蓋的第一金屬的第一圖案化層，由此第一圖案化碳基納米結構層具有沒有被第一金屬的第一圖案化層覆蓋的區域。

本發明還提供裝置結構，其包括：絕緣基板；在基板上的第一圖案化碳基納米結構層；在第一圖案化碳基納米結構層上的第一金屬的第一圖案化層；以及多個分隔開的接觸，具有圖案化金屬層上的部分和絕緣基板上的部分；第一圖案化碳基納米結構層具有沒有被第一金屬的第一圖案化層覆蓋的區域。

本發明還提供用于形成裝置結構的方法，其包括：選擇在上表面上具有碳基納米結構層的絕緣基板；在碳基納米結構層上形成第一金屬的第一層；在第一金屬的第一層上形成具有第一圖案的第一圖案化層；轉移第一圖案到第一金屬的第一層和碳基納米結構層，以形成第一金屬的第一圖案化層和在其下方的第一圖案化碳基納米結構層；去除第一圖案化層；在絕緣基板和第一金屬的第一圖案化層之上形成第一材料層，在升高到預定溫度時，第一材料層與第一金屬的第一圖案化層反應；在第一材料層之上可選擇地形成第二材料層；第二材料層相提供對于第一材料層的導電擴散阻擋；在第二材料層之上形成第二金屬層；圖案化第二金屬層、第二材料層和第一材料層以形成分隔開的源極和漏極區域，其中各個區域具有在圖案化金屬上的部分和在絕緣基板上的部分；加熱在圖案化第一金屬上的第一材料層，以導致圖案化第一金屬與第一材料層之間反應，用于形成化學化合物和合金之一的反應區域；以及選擇性去除沒有反應的圖案化第一金屬，以暴露在源極區域和漏極區域之間的圖案化碳基納米結構層。

本發明還包括與柵極電介質和柵極形成的附加步驟結合的前述方法，例如，用于制造包含高載流子遷移率的碳基納米結構層的選通霍爾結構和FET裝置。本發明還包括在絕緣基板上實施前述方法，該絕緣基板包括至少一個埋設的柵極，柵極上具有柵極電介質層，例如，以制造包含高載流子遷移率的碳基納米結構層的底柵極或雙柵極FET裝置。

附圖說明

本發明的這些和其它的特征、目標和優點在結合附圖閱讀時考慮本發明下面的詳細描述將變得明顯易懂，附圖中：

圖1是包括絕緣基板、在基板上的碳基納米結構層和在碳基納米結構層上的金屬層的結構的俯視圖。

圖2是沿著圖1的線2-2的截面圖。

圖3是在圖案化金屬層和碳基納米結構層之后圖1的基板的俯視圖。

圖4是沿著圖3的線4-4的截面圖。

圖5是中間結構的俯視圖。

圖6是沿著圖5的線6-6的截面圖。

圖7是霍爾效應裝置的俯視圖。

圖8是沿著圖7的線8-8的截面圖。

具體實施方式