[发明专利]石墨烯和氮化硼异质结构器件在半导体层上的集成

说明书

一种微电子器件(100)，其包括在半导体材料(106)上方的栅控石墨烯组件(102)。栅控石墨烯组件(102)包括具有至少一层石墨烯的石墨层(126)。石墨层(126)具有沟道区(128)。第一连接(134)和第二连接(136)电连接到与沟道区(128)相邻的石墨层(126)。石墨层(126)与半导体材料(106)隔离。具有第一导电类型的背栅区(142)设置在沟道区(128)下方的半导体材料(106)中。第一接触场区(144)和第二接触场区(146)分别设置在第一连接(134)和第二连接(136)下方的半导体材料(106)中。第一接触场区(144)和第二接触场区(146)中的至少一个具有相反的第二导电类型。

技术领域

本文一般涉及微电子器件，并且更具体地涉及微电子器件中的石墨烯。

背景技术

石墨烯是用于微电子器件的有前途的材料。通常提出的用于栅控石墨烯组件的架构是在衬底上的包含石墨烯的石墨层，其中在石墨烯上具有金属触点，并且在触点之间的石墨烯中具有沟道区。该架构缺乏对在沟道区中以及在触点下方的石墨烯中的载流子密度的控制。可以调节沟道区中的载流子密度以操作栅控石墨烯组件，同时期望在触点下方保持高载流子密度，以减小器件的寄生电阻。实现在可集成到具有其他组件(诸如晶体管)的微电子器件中的结构中的触点下方的载流子密度的独立控制已成为挑战。

发明内容

示例微电子器件包括在半导体材料上方的栅控石墨烯组件。栅控石墨烯组件包括含有一层或更多层石墨烯的石墨层。石墨层具有沟道区，与沟道区相邻的第一接触区和与沟道区相邻的第二接触区。石墨层与半导体材料隔离。具有第一导电类型的背栅区设置在沟道区下方的半导体材料中。第一接触场区设置在石墨层的第一接触区下方的半导体材料中，第二接触场区设置在石墨层的第二接触区下方的半导体材料中。第一接触场区和第二接触场区中的至少一个具有第二相反的导电类型。

附图说明

图1是包括栅控石墨烯组件的示例微电子器件的横截面。

图2A至图2I是在示例形成方法的阶段中描绘的包括栅控石墨烯组件的微电子器件的横截面。

具体实施方式

附图未按比例绘制。本说明书不受动作或事件的例示顺序的限制，因为某些动作或事件与其他动作或事件可以以不同的顺序发生和/或同时发生。此外，一些例示的动作或事件是可选的，以实现根据本说明书的方法。

微电子器件包括具有包含一层或更多层石墨烯的石墨层的栅控石墨烯组件。石墨层包括沟道区，与沟道区相邻的第一接触区和与沟道区相邻的第二接触区。石墨烯从沟道区延伸到第一接触区和第二接触区中。石墨层设置在半导体材料上方，并且与半导体材料隔离。石墨层下方的半导体材料具有在沟道区下方的背栅区，在第一接触区下方的第一接触场区以及在第二接触区下方的第二接触场区。背栅区具有第一导电类型，并且第一接触场区和第二接触场区中的至少一个具有相反的第二导电类型。栅控石墨烯组件包括在沟道区上方与背栅区相对的栅极。与石墨层的电连接在第一接触区和第二接触区中进行。

在本说明书中可以使用诸如顶部、底部、前面、后面、上方、在……之上、下方和在……之下的术语。这些术语不限制结构或元件的位置或取向，而是提供结构或元件之间的空间关系。

在本说明书中，如果元件被称为在另一个元件“上”，则该元件可以直接在另一个元件上，或者可以存在中间元件。类似地，如果元件被称为与另一个元件“相邻”，则该元件可以直接与另一个元件相邻，或者可以存在中间元件。