[發明專利]石墨烯場效應晶體管及其制造方法

在審

• 申請號: 201610173589.4
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN107230724A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 肖德元
• 申請（專利權）人: 上海新昇半導體科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L21/285;H01L29/16
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 金華

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，特別是涉及一種石墨烯場效應晶體管及其制造方法。

背景技術

由于石墨烯具有高遷移率的特性，業界已經開始將石墨烯應用于半導體器件的制作。目前石墨烯晶體管的制造方法一般是采用液相涂膜或轉移的方法將石墨烯薄膜形成于玻璃襯底上。然而，此方法的缺點在于，石墨烯薄膜與玻璃襯底之間的接口經常會發生污染，從而嚴重影響石墨烯晶體管的性能。此外，目前石墨烯晶體管的制造方法由于操作繁復、成本較高、產率也較低，因此難以滿足大規模應用的需求。有鑒于此，目前有需要發展一種改良的石墨烯晶體管的制造方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種石墨烯場效應晶體管及其制造方法，可以避免在制作過程中受到污染，從而提高石墨烯晶體管的性能。

為解決上述技術問題，本發明的一個實施例提供一種石墨烯場效應晶體管的制造方法，包括：提供一玻璃襯底；原位清洗該玻璃襯底；加熱該玻璃襯底至攝氏600度～1200度；直接在該玻璃襯底的表面生長至少一石墨烯層；以及在該至少一石墨烯層的表面形成一高介電常數材料層，且該高介電常數材料層的介電常數的范圍為3.0～30。

本發明的一個實施例提供一種石墨烯場效應晶體管，包括：一玻璃襯底；至少一石墨烯層，該至少一石墨烯層設于該玻璃襯底的表面；一高介電常數材料層，該高介電常數材料層設于該至少一石墨烯層的表面，且該高介電常數材料層的介電常數的范圍為3.0～30；一源極及一漏極，該源極與該漏極設于該至 少一石墨烯層的表面；以及一柵極，該柵極設于該高介電常數材料層的表面。

附圖說明

圖1為本發明提供的石墨烯場效應晶體管的制造方法的流程圖；

圖2A-圖2F為本發明中制造石墨烯場效應晶體管過程中器件結構的剖視圖。

其中，100襯底102、106、110、118表面103玻璃襯底104介電層108石墨烯層112高介電常數材料層114源極116漏極120柵極

具體實施方式

下面將結合示意圖對本發明的石墨烯場效應晶體管及其制造方法進行更詳細的描述，其中表示了本發明的優選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發明，而仍然實現本發明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發明的限制。

在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發明。根據下面說明和權利要求書，本發明的優點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發明實施例的目的。

請參考圖1，本發明一實施例提供一種石墨烯場效應晶體管的制造方法，包括下列步驟：

S101：提供一玻璃襯底；

S102：以臭氧或鎳鈷化硅(SiCoNi)原位清洗玻璃襯底；

S103：加熱玻璃襯底至攝氏600度～1200度，使得玻璃襯底的表面以熔融狀態存在；

S104：直接在該玻璃襯底的表面生長至少一石墨烯層；

S105：在該至少一石墨烯層的表面形成一高介電常數材料層，且該高介電常數材料層的介電常數的范圍為3.0～30，該高介電常數材料層的材料例如為氮 化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、或二氧化鉿或其組合。在該至少一石墨烯層的表面形成形成該高介電常數材料層的方式包含有化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition)、原子沉積法(Atomic Layer Deposition)或金屬有機化學氣相沉積法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition Epitaxy)；

S106：蝕刻該高介電常數材料層的一部分；

S107：在該石墨烯層的表面分別形成一源極以及一漏極，以及在該高介電常數材料層的表面形成一柵極。

為了更具體地闡述石墨烯場效應晶體管的制造方法，請參照圖2A至圖2F，圖2A-圖2F為本發明中制造石墨烯場效應晶體管過程中器件結構的剖視圖。

首先，請參考圖2A，制備一硅層100。