[发明专利]一种石墨烯场效应晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种石墨烯场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

在衬底上依次形成绝缘层、石墨烯层、栅介质层和顶栅金属电极层；其中，所述石墨烯层位于所述绝缘层上，作为导电通道；

利用所述顶栅金属电极层作为掩膜，对上述形成的器件上表面进行蚀刻，去除所述顶栅金属电极层覆盖区域之外的栅介质层；

继续以所述顶栅金属电极层为掩膜，对沟道区的石墨烯层进行刻蚀，破坏所述石墨烯层中石墨烯材料的晶格结构，形成缺陷；

在上述形成的器件上形成一金属薄膜层，在所述金属薄膜层上制备源电极和漏电极；其中，在栅源、栅漏间的石墨烯层上形成的所述金属薄膜层采用能够被化学溶液腐蚀的金属；

对完成的器件进行退火处理；其中，所述退火是在快速退火炉或管式炉中进行的；退火气氛为氮气、氮气/氢气或氢气/氩气，温度为250～450℃之间；当采用快速退火炉时，设置的时间为3～10min；当采用管式炉时，设置的时间为30min～2h。

2.根据权利要求1所述的石墨烯场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述栅介质层通过下述工艺来实现：

通过电子束蒸发铝或钇，随后在空气中自然氧化或者通过退火加热的方法氧化，作为种子层；以及

生长栅介质。

3.根据权利要求2所述的石墨烯场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述生长栅介质的步骤中采用的栅介质材料为Al₂O₃、HfO₂、Y₂O₃、TiO₂、Si₃N₄或SiO₂，或者上述两种以上材料的混合物。

4.根据权利要求3所述的石墨烯场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述生长栅介质的步骤是通过物理气相沉积PVD、等离子增强化学气相沉积PECVD或原子层沉积ALD来实现的。

5.根据权利要求1所述的石墨烯场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述对沟道区的石墨烯层进行蚀刻的步骤是利用低能量的氧等离子体轰击石墨烯表面来实现的，使石墨烯接触区产生缺陷，增多石墨烯与接触金属的导电通道，降低接触电阻。

6.根据权利要求1所述的石墨烯场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述对沟道区的石墨烯层进行蚀刻的步骤是通过Matrix、tymax、RIE刻蚀机或UV仪器来实现的。

7.根据权利要求1所述的石墨烯场效应晶体管的制造方法，其特征在于，在栅源、栅漏间的石墨烯层上形成的所述金属薄膜层采用Au、Ti、Ni、Pd、Cu、Cr中的一种或者两种以上的合金；形成方法包括电子束蒸发、热蒸发或溅射。

8.根据权利要求7所述的石墨烯场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述金属薄膜层的厚度小于所述栅介质的厚度，以防止源电极、漏电极与栅电极短路。

9.一种通过如权利要求1至8任意一项所述的石墨烯场效应晶体管的制造方法制造的石墨烯场效应晶体管。