[發明專利]一種基于石墨烯的場效應晶體管的制備系統及制備方法

有效

• 申請號: 202011446473.6
• 申請日: 2020-12-11
• 公開（公告）號: CN112599593B
• 公開（公告）日: 2023-01-13
• 發明（設計）人: 陳長鑫;賀志巖;周慶萍;吳登祺;江圣昊;石方遠
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: H01L29/16
• 分類號: H01L29/16;H01L29/423;H01L21/335;H01L29/772;H01L21/67
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 王峰剛

1.一種基于石墨烯的場效應晶體管的制備方法，其特征在于，所述基于石墨烯的場效應晶體管的制備方法包括以下步驟：

步驟一，通過氧化層掩膜制備模塊在石墨烯表面組裝周期性排列的納米微球陣列，蒸鍍金屬膜，去除納米微球，得到氧化層掩膜；

所述通過氧化層掩膜制備模塊在石墨烯表面組裝周期性排列的納米微球陣列，蒸鍍金屬膜，去除納米微球，得到氧化層掩膜的方法，包括：

在形成外延層的硅襯基底上制備石墨烯薄膜；

在石墨烯薄膜上組裝周期性排列的納米微球陣列；將Si/SiO₂/石墨烯薄膜/納米微球陣列，高溫加熱，使納米球體與石墨烯緊密粘合；

在Si/SiO₂/石墨烯薄膜/納米微球陣列上蒸鍍金屬薄膜，用有機溶劑除去聚合物納米球，制備得到氧化層掩膜；

步驟二，通過環形柵極結構形成模塊在形成外延層的硅襯底上形成所述氧化層掩膜外圍的環形柵極結構；其中，所述環形柵極結構的外圍區域即為所述場效應晶體管的硅柵窗口；

步驟三，通過中央控制模塊利用中央處理器控制所述基于石墨烯的場效應晶體管的制備系統各個模塊的正常運行；

步驟四，通過第一離子摻雜區域形成模塊在形成所述環形柵極結構的外延層上形成圖形化的掩膜復合層，并在形成所述掩膜復合層的襯底上形成第一離子摻雜區域；

步驟五，通過側墻結構形成模塊在形成所述第一離子摻雜區的襯底上形成氮化硅介質層，依次進行氧化硅介質層的淀積處理和刻蝕處理，形成所述掩膜復合層的側墻結構；

步驟六，通過第二離子摻雜區域形成模塊在所述側墻結構內部形成第二離子摻雜區域；通過隔離層形成模塊在形成所述第二離子摻雜區域的外延層上形成隔離層；

步驟七，在形成第二離子摻雜區域后，通過金屬電極形成模塊刻蝕所述氮化硅介質層和環形柵極結構，暴露出所述第二離子摻雜區，在暴露出所述第二離子摻雜區的襯底上形成金屬電極，得到所述基于石墨烯的場效應晶體管；

步驟八，通過場效應晶體管處理模塊利用處理設備對制備得到的基于石墨烯的場效應晶體管進行減薄、拋光及清洗操作，得到所述基于石墨烯的場效應晶體管成品；

步驟一中，所述石墨烯薄膜為利用CVD法合成的石墨烯或還原氧化石墨烯或機械剝離得到的石墨烯；

步驟一中，所述有機溶劑為甲醇或是乙醇中的一種。

2.如權利要求1所述的基于石墨烯的場效應晶體管的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述通過環形柵極結構形成模塊在形成外延層的硅襯底上形成所述氧化層掩膜外圍的環形柵極結構的方法，包括：

(1)在形成所述氧化層掩膜的外延層上形成多晶硅層；

(2)對所述多晶硅層進行光刻和刻蝕處理，以形成所述環形柵極結構，同時暴露所述氧化層掩膜和所述硅柵窗口。

3.如權利要求1所述的基于石墨烯的場效應晶體管的制備方法，其特征在于，步驟四中，所述通過第一離子摻雜區域形成模塊在形成所述環形柵極結構的外延層上形成圖形化的掩膜復合層的方法，包括：

(1)以溫度范圍為500℃至800℃的化學氣相淀積工藝形成多晶硅層；

(2)通過化學氣相淀積工藝在所述多晶硅層上形成氧化硅介質層；

(3)依次對所述氧化硅介質層和所述多晶硅層進行干法刻蝕，以形成所述掩膜復合層。

4.一種應用如權利要求1～3任意一項所述的基于石墨烯的場效應晶體管的制備方法制備得到的基于石墨烯的場效應晶體管。