[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: 201610566096.7
• 申請日: 2016-07-18
• 公開（公告）號: CN107634097B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 陳卓凡;張海洋
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336;H01L29/423
• 代理公司: 北京市磐華律師事務所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

1.一種石墨烯場效應晶體管的制造方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底，在所述半導體襯底上形成石墨烯層；

對所述石墨烯層的NMOS區域進行N型離子注入以形成N型石墨烯溝道層；

對所述石墨烯層的PMOS區域進行P型離子注入以形成P型石墨烯溝道層；

使用原子層刻蝕法移除所述N型石墨烯溝道層中的部分石墨烯層，以形成具有第一厚度的N型石墨烯溝道層和具有第二厚度的P型石墨烯溝道層，所述第一厚度小于所述第二厚度，其中，所述原子層刻蝕法包括在石墨烯層的N型石墨烯溝道層上沉積金屬層的步驟，以及溶解所述金屬層、同時去除其下方的部分石墨烯層的步驟。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，還包括在所述N型石墨烯溝道層和所述P型石墨烯溝道層上形成柵極結構的步驟。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，還包括以所述柵極結構為掩膜刻蝕去除露出的所述石墨烯層，定義導電溝道的步驟。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，還包括在所述石墨烯溝道層露出的側面上形成源極及漏極的步驟。

5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述柵極結構包括柵介質層，柵電極層和柵極側墻。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述柵極結構為多晶硅柵+氧化物介質層柵極結構或高K金屬柵極結構。

7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導體襯底與所述石墨烯層之間還形成有SiC層。

8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，所述石墨烯層外延形成于所述SiC層上。

9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述金屬層的沉積方法為濺射法。

10.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述金屬層為鋅層或鋁層。

11.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，溶解所述金屬層所用的溶液為可與該金屬層反應并產生氣體的酸溶液或堿溶液。

12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述溶液包括HCl溶液。

13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，多次重復進行所述使用原子層刻蝕法移除N型石墨烯溝道層中的石墨烯層的步驟，以得到具有目標厚度的石墨烯層。

14.一種采用權利要求1-13之一所述方法制備的石墨烯場效應晶體管，其特征在于，包括：

半導體襯底；

位于所述半導體襯底上的N型石墨烯溝道層及P型石墨烯溝道層，所述N型石墨烯溝道層的厚度小于所述P型石墨烯溝道層的厚度。

15.根據權利要求14所述的石墨烯場效應晶體管，其特征在于，所述石墨烯場效應晶體管還包括位于所述N型石墨烯溝道層和所述P型石墨烯溝道層上的柵極結構。

16.根據權利要求15所述的石墨烯場效應晶體管，其特征在于，所述柵極結構包括柵介質層，柵電極層和柵極側墻。

17.根據權利要求16所述的石墨烯場效應晶體管，其特征在于，所述柵極結構為多晶硅柵+氧化物介質層柵極結構或高K金屬柵極結構。

18.根據權利要求14所述的石墨烯場效應晶體管，其特征在于，所述石墨烯場效應晶體管還包括位于所述N型石墨烯溝道層露出的側面上的源極、漏極，以及位于所述P型石墨烯溝道層露出的側面上的源極、漏極。

19.根據權利要求14所述的石墨烯場效應晶體管，其特征在于，所述半導體襯底與所述石墨烯層之間還形成有SiC層。