[發明專利]一種石墨烯場效應晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201610306272.3
• 申請日: 2016-05-10
• 公開（公告）號: CN105789032B
• 公開（公告）日: 2018-11-09
• 發明（設計）人: 金智;王少青;毛達誠;史敬元;彭松昂;張大勇
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/04
• 分類號: H01L21/04;H01L29/786;H01L29/16
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

1.一種石墨烯場效應晶體管的制造方法，包括：

提供絕緣襯底；

在所述絕緣襯底上形成石墨烯導電層；

在所述石墨烯導電層上沉積一柵介質層；

在所述柵介質層上，形成柵電極；

在上述制備的器件上沉積柵極側墻薄膜，進行無掩膜各向異性刻蝕，在所述柵電極兩側形成柵極側墻，所述柵電極和柵極側墻以外區域暴露出柵介質層；

以帶有所述柵極側墻的柵電極作為掩膜，對所述柵介質層進行腐蝕，去除不被所述柵電極覆蓋的柵介質；

在上述制備的器件上形成金屬層，并形成源電極和漏電極，所述源電極、漏電極與所述柵電極形成自對準結構；

腐蝕所述柵極側墻，使得所述柵電極與源電極、所述柵電極與漏電極之間形成空氣隙結構。

2.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述絕緣襯底由SiO₂、SiC、BN、Al₂O₃、DLC中的一種或兩種以上組成。

3.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述石墨烯導電層通過機械剝離、CVD生長轉移或直接外延在襯底上形成，所述石墨烯導電層的層數為1～3層。

4.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述柵介質層通過兩步工藝形成：

在所述石墨烯導電層上形成一層柵介質種子層；

在所述柵介質種子層上形成柵介質。

5.根據權利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述柵介質種子層選用易氧化的活潑金屬，通過氧化的方法形成一薄層的氧化物種子層；或者采用有機物做柵介質沉積的種子層。

6.根據權利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述柵介質種子層選用鋁或釔通過氧化的方法形成一薄層的氧化物種子層。

7.根據權利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述柵介質種子層選用苯并環丁烯做柵介質沉積的種子層。

8.根據權利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述柵介質層采用SiO₂、Si₃N₄或金屬氧化物層來制備。

9.根據權利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述柵介質層采用氧化鋁、氧化鋯、氧化鉿或氧化鈦來制備。

10.根據權利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述柵介質層通過物理氣相沉積、化學氣相沉積或原子層氣相沉積形成。

11.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述柵極側墻薄膜采用Si₃N4、SiO₂或Al₂O₃來制備；以及

所述柵極側墻薄膜生長是利用LPCVD或PECVD實現的。

12.根據權利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述柵極側墻薄膜采用各向異性的干法進行刻蝕；并且，在對用于形成柵極側墻的薄膜進行干法刻蝕時，需同時保證柵介質層不被刻蝕。

13.根據權利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述刻蝕柵極側墻薄膜所用設備為RIE反應離子刻蝕機或ICP電感耦合等離子體刻蝕機。

14.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述源電極和漏電極金屬層的厚度小于所述柵電極金屬層的厚度。

15.根據權利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述柵極側墻的去除采用濕法腐蝕工藝，并且在所述柵極側墻腐蝕的同時，要保證所述柵介質和金屬電極不被腐蝕。