[发明专利]一种采用介质牺牲层工艺制备石墨烯场效应晶体管的方法

说明书

本发明公开了一种采用介质牺牲层工艺制备石墨烯场效应晶体管的方法，包括步骤如下：(1)石墨烯转移；(2)隔离区工艺；(3)介质牺牲层生长；(4)源/漏电极制备；(5)自对准工艺；(6)栅电极制备；完成石墨烯场效应晶体管制备。本发明采用干法刻蚀形成凹槽，腐金液腐蚀受到介质牺牲层形成的凹槽限制，腐蚀间距小于常规工艺中腐蚀形成的对准间距，降低了寄生电阻；石墨烯场效应晶体管完成后，介质牺牲层对石墨烯场效应晶体管形成保护，相当于完成钝化，有利于在电路流片工艺中应用中。

技术领域

本发明涉及制备石墨烯场效应晶体管的方法，尤其涉及一种采用介质牺牲层工艺制备石墨烯场效应晶体管的方法。

背景技术

基于石墨烯的超高速、超低噪声、超低功耗场效应晶体管及其集成电路，有望突破当前电子器件的高成本、低分辨率及高功耗的瓶颈，为开发更高性能电子器件提供新的思路和方案。

开发石墨烯电学性能的研究以石墨烯场效应晶体管及电路的研制为主，就现状而言，石墨烯晶体管及电路在制备工艺方面与传统工艺有很大区别，主要在于石墨烯是二维材料，暴露在衬底表面容易受到损伤，影响石墨烯晶体管及电路性能。此外，石墨烯场效应晶体管制备多采用腐蚀自对准工艺来控制源漏极间距，可以有效控制栅源和栅漏间距，但是为了提高石墨烯场效应晶体管性能，需要不断缩小栅长，此过程中出现电子束胶型在沟道区金属上外扩，腐蚀金溶液沿着胶底面渗入形成侧向腐蚀，腐蚀边界不平整等问题。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种有效保护石墨烯在多步工艺流程中不受损的采用介质牺牲层工艺制备石墨烯场效应晶体管的方法。

技术方案：本发明的生产工艺，包括步骤如下：

(1)石墨烯转移：采用CVD生长石墨烯，在石墨烯表面蒸发一层金属，采用金属转移石墨烯工艺，将石墨烯转移到绝缘衬底上；

(2)隔离区工艺：在衬底表面，采用平面光刻显影技术制备出隔离区图形，湿法腐蚀去除隔离区外的金属，再氧化去除隔离区外的石墨烯；

(3)介质牺牲层生长：采用干法生长工艺，在衬底表面生长一层介质牺牲层，将石墨烯上金属表面上覆盖一层介质牺牲层；

(4)源/漏电极制备：在衬底表面，采用平面光刻显影技术制备出源/漏电极图形，干法刻蚀去除生长的介质牺牲层，蒸发完成金属化，辅以溶胶剥离技术，制备出源/漏电极；

(5)自对准工艺：在衬底表面以电子束光刻显影技术制备出栅极图形，干法刻蚀去除生长的介质牺牲层，以湿法腐蚀技术将连接源/漏电极的金属从栅级图形下断开，实现自对准；

(6)栅电极制备：采用ALD方法生长高K栅介质，蒸发完成金属化，辅以溶胶剥离技术，制备出栅电极，完成石墨烯场效应晶体管制备。

进一步，步骤(1)中，石墨烯表面蒸发金属为能被腐蚀溶解；选用Au,或Cu,或Pd，蒸发金属厚为30-100nm。

进一步，步骤(3)中，介质牺牲层为氧化硅，或氮化硅，厚度为30-100nm。

进一步，步骤(5)中，栅极线宽在为20-500nm。

进一步，步骤(6)中，所述高k栅介质的厚度为5-20nm。

本发明与现有技术相比，其显著效果如下：1、干法刻蚀形成凹槽，腐金液腐蚀受到介质牺牲层形成的凹槽限制，腐蚀间距小于常规工艺中腐蚀形成的对准间距，降低了寄生电阻；2、石墨烯晶体管完成后，介质牺牲层对石墨烯晶体管形成保护，相当于完成钝化，有利于在电路流片工艺中应用。

附图说明

图1为本发明在衬底材料转移石墨烯与Au示意图；

图2为本发明石墨烯隔离示意图；

图3为本发明生长介质层示意图；