[發明專利]一種場效應晶體管的制備方法

在審

• 申請號: 202110254743.1
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN113097073A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 曹正義;吳云;魏仲夏
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十五研究所
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L21/28;H01L29/78
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 陸燁

本發明公開了一種場效應晶體管的制備方法，具體為：步驟1：在襯底上生長柵介質薄膜，然后將襯底至于腐蝕液中靜置，直至襯底完全溶解，且介質薄膜漂浮于腐蝕液的液面上；步驟2：將柵介質薄膜轉移至去離子水中，清洗掉柵介質薄膜上殘留的腐蝕液；步驟3：采用設置有二維材料的襯底將柵介質薄膜從去離子水中撈起，并進行低溫烘烤，去除殘留的去離子水；步驟4：制備源、漏電極；步驟5：制備柵電極，從而完成場效應晶體管的制備。本發明采用液相轉移的方法轉移到二維材料上，減少了介質直接在二維材料上生長造成的損傷，保護了二維材料，有利于提高二維材料晶體管的頻率性能。

技術領域

本發明屬于微電子技術領域。

背景技術

石墨烯的出現，打破了“二維材料不能在室溫下穩定存在”的理論預研，隨后因其優異的物理化學性能在各領域的廣泛應用而備受關注，在全球掀起了二維材料的研究熱潮，之后MoS₂，WS₂，WSe₂，BN等二維材料也相繼出現。全新的二維材料進入電子領域的時間不長，取得的成果卻相當顯著。如石墨烯具有高電子遷移率、高電子飽和速度和高熱導率等優良特性，在毫米波、亞毫米波乃至太赫茲器件、超級計算機等方面具有廣闊應用前景。基于石墨烯的超高速、超低噪聲、超低功耗場效應晶體管及其集成電路，有望突破當前電子器件的高成本、低分辨率及高功耗的瓶頸，為開發更高性能電子器件提供新的思路和方案。

石墨烯場效應晶體管是石墨烯微波器件的最基本單元，石墨烯晶體管在柵電極下方有一層柵介質層，用來隔離柵與有源區。但是一般生長柵介質的方法對于石墨烯會造成損傷，破壞石墨烯本身的結構，引入一些缺陷，這會影響石墨烯的特性，降低其載流子遷移率，例如蒸發SiO₂作為柵介質會導致石墨烯載流子遷移率降低85％。此外采用ALD方法生長柵介質也被普遍應用，但是完整的石墨烯表面沒有化學鍵用于ALD的前驅體反應，因此使用ALD在石墨烯上生長介質必須要進行表面處理，如NO₂處理，O₃處理，PTCA處理等，或是濺射一層薄金屬作為形核點，但是這些處理會引入帶電雜質，石墨烯表面的帶電雜質會減小石墨烯的載流子遷移率，這些帶電雜質多為點缺陷，比如氧空位。介質生長會增加帶電雜質濃度1.5-4*10¹²cm^-2，大幅降低石墨烯的遷移率。

發明內容

發明目的：為了解決上述現有技術存在的問題本發明提供了一種場效應晶體管的制備方法。

技術方案：本發明提供了一種場效應晶體管的制備方法，具體包括如下步驟：

步驟1：在襯底上生長柵介質薄膜，然后按照襯底朝下、柵介質薄膜朝上將襯底置于腐蝕液中靜置，直至襯底完全溶解；

步驟2：將柵介質薄膜轉移至去離子水中，以清洗掉柵介質薄膜上殘留的腐蝕液；

步驟3：采用表面設置有二維材料的目標襯底將柵介質薄膜從去離子水中撈起，并進行低溫烘烤，以去除殘留的去離子水，使柵介質薄膜與二維材料緊密接觸；

步驟4：在柵介質薄膜上定義源、漏圖形，并用腐蝕液腐蝕掉源、漏圖形上的柵介質薄膜，然后在源、漏圖形上蒸發源、漏金屬，并剝離金屬，從而完成源、漏電極的制備；

步驟5：定義柵極圖形，蒸發柵金屬，然后剝離，從而完成場效應晶體管的制備。

進一步的，所述步驟1中的襯底包括能被化學腐蝕液腐蝕的金屬或Si；所述能被化學腐蝕液腐蝕的金屬為Cu，Ni，Ti，Ag，Al，Cr,Pd,Au，Mo,W,Fe中的一種或兩種的組合。

進一步的，所述步驟1中在襯底上生長柵介質薄膜采用方法的為磁控濺射，CVD或ALD。