[发明专利]一种石墨烯场效应晶体管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体涉及一种石墨烯场效应晶体管的制备方法。

背景技术

2014年,英国曼彻斯特大学的Andre Geim教授与Kostya Novaselov博士采用一种简单的微机械剥离法制备了一种单原子厚度的碳膜,即石墨烯薄膜,并因此获得2010年的诺贝尔物理奖,受到了全世界研究人员的关注.

石墨烯(Graphene)是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是构建其它维度碳质新材料的基本单元，如零维富勒烯、一维碳纳米管、三维石墨等。作为一种新型的二维碳纳米材料，石墨烯以其独特而优异的电学、热学、力学等方面的性能而成为目前研究的热点，石墨烯场效应晶体管也应运而生。

请参阅图1-7，图1为现有的石墨烯场效应晶体管器件的结构示意图，图2为现有的石墨烯场效应晶体管的制备方法的流程示意图，图3-7为现有的石墨烯场效应晶体管的制备方法的各制备步骤的示意图；

请参阅图1，现有的石墨烯场效应晶体管的结构包括：一半导体衬底01及半导体衬底01上的氧化硅层(未示出)；在半导体衬底01上的带状石墨烯导电沟道02，位于带状石墨烯导电沟道02两侧的源极03和漏极04。

请参阅图2，现有的石墨烯场效应晶体管的制备方法包括以下步骤：

步骤L1：请参阅图3，提供一半导体衬底100；这里，在半导体衬底100表面还具有氧化硅层(未示出)；

步骤L2：请参阅图4，在半导体衬底100上形成石墨烯薄膜101；

步骤L3：请参阅图5，经光刻、金属沉积及剥离工艺，在石墨烯薄膜101上形成金属对准标记(图中白色十字所示)；

步骤L4：请参阅图6，经光刻和刻蚀工艺，图形化石墨烯薄膜101，形成带状石墨烯101’，带状石墨烯101’作为导电沟道；

步骤L5：请参阅图7，经光刻、金属沉积及剥离工艺，在带状石墨烯101’上形成源极102、漏极103。

然而，在石墨烯场效应晶体管的制备过程中，需要经光刻工艺在石墨烯表面形成所需要的图案，由于石墨烯表面有很强的吸附能力，光刻工艺中所采用的光刻胶极易被石墨烯吸附，从而导致石墨烯表面的光刻胶无法彻底清洗掉，造成光刻胶残留。光刻胶残留将会造成石墨烯场效应晶体管的性能下降。

因此，在石墨烯场效应晶体管的制备过程中如何能够有效减少光刻胶残留缺陷成为重要的研究课题。

发明内容

为了克服以上问题，本发明旨在提供一种石墨烯场效应晶体管的制备方法，从而减少光刻胶的使用频率，降低光刻胶残留。

为了实现上述目的，本发明提供了一种石墨烯场效应晶体管的制备方法，其包括以下步骤：

步骤01：提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上形成对准标记；

步骤02：在所述半导体衬底上形成石墨烯薄膜层；

步骤03：经光刻和刻蚀工艺，图形化所述石墨烯薄膜层，形成带状石墨烯和所述石墨烯薄膜层的对准标记，所述带状石墨烯作为导电沟道；其中，利用所述衬底上形成的所述对准标记实现所述带状石墨烯的对准；

步骤04：经光刻、金属沉积及剥离工艺，在所述带状石墨烯上形成源极、漏极；在该步光刻中，利用所述石墨烯薄膜层的对准标记实现所述源极、所述漏极对所述带状石墨烯的对准。

优选地，所述步骤01包括：

步骤011：在所述半导体衬底上形成一层氧化层；

步骤012：经光刻工艺和湿法刻蚀工艺，在所述氧化层中刻蚀出所述对准标记。

优选地，所述步骤011中，采用热氧化工艺形成所述氧化层；所述步骤012中，所述湿法刻蚀工艺采用的药液为氢氟酸。

优选地，采用所述热氧化工艺中形成所述氧化层包括：将所述半导体衬底放入热氧化炉中，升温，依次通入干氧、湿氧和干氧，在所述半导体衬底上形成所述氧化层。

优选地，所述步骤012中，采用所述氢氟酸进行所述湿法刻蚀工艺过程中，所采用的刻蚀时间为100-140S。

优选地，所述半导体衬底为高掺杂硅衬底，所述氧化层为二氧化硅层。

优选地，所述步骤02包括：

步骤021：在一基底上生长石墨烯薄膜；

步骤022：将所述在一基底上生长的石墨烯薄膜转移至所述半导体衬底表面。

优选地，所述步骤022包括：

步骤0221：在所述石墨烯薄膜上旋涂PMMA胶体，经烘烤，形成均匀的PMMA膜；

步骤0222：去除所述基底；