[发明专利]一种场效应晶体管的制备方法

说明书

本发明公开了一种场效应晶体管的制备方法，具体为：步骤1：在衬底上生长栅介质薄膜，然后将衬底至于腐蚀液中静置，直至衬底完全溶解，且介质薄膜漂浮于腐蚀液的液面上；步骤2：将栅介质薄膜转移至去离子水中，清洗掉栅介质薄膜上残留的腐蚀液；步骤3：采用设置有二维材料的衬底将栅介质薄膜从去离子水中捞起，并进行低温烘烤，去除残留的去离子水；步骤4：制备源、漏电极；步骤5：制备栅电极，从而完成场效应晶体管的制备。本发明采用液相转移的方法转移到二维材料上，减少了介质直接在二维材料上生长造成的损伤，保护了二维材料，有利于提高二维材料晶体管的频率性能。

技术领域

本发明属于微电子技术领域。

背景技术

石墨烯的出现，打破了“二维材料不能在室温下稳定存在”的理论预研，随后因其优异的物理化学性能在各领域的广泛应用而备受关注，在全球掀起了二维材料的研究热潮，之后MoS₂，WS₂，WSe₂，BN等二维材料也相继出现。全新的二维材料进入电子领域的时间不长，取得的成果却相当显著。如石墨烯具有高电子迁移率、高电子饱和速度和高热导率等优良特性，在毫米波、亚毫米波乃至太赫兹器件、超级计算机等方面具有广阔应用前景。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。

石墨烯场效应晶体管是石墨烯微波器件的最基本单元，石墨烯晶体管在栅电极下方有一层栅介质层，用来隔离栅与有源区。但是一般生长栅介质的方法对于石墨烯会造成损伤，破坏石墨烯本身的结构，引入一些缺陷，这会影响石墨烯的特性，降低其载流子迁移率，例如蒸发SiO₂作为栅介质会导致石墨烯载流子迁移率降低85％。此外采用ALD方法生长栅介质也被普遍应用，但是完整的石墨烯表面没有化学键用于ALD的前驱体反应，因此使用ALD在石墨烯上生长介质必须要进行表面处理，如NO₂处理，O₃处理，PTCA处理等，或是溅射一层薄金属作为形核点，但是这些处理会引入带电杂质，石墨烯表面的带电杂质会减小石墨烯的载流子迁移率，这些带电杂质多为点缺陷，比如氧空位。介质生长会增加带电杂质浓度1.5-4*10¹²cm^-2，大幅降低石墨烯的迁移率。

发明内容

发明目的：为了解决上述现有技术存在的问题本发明提供了一种场效应晶体管的制备方法。

技术方案：本发明提供了一种场效应晶体管的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1：在衬底上生长栅介质薄膜，然后按照衬底朝下、栅介质薄膜朝上将衬底置于腐蚀液中静置，直至衬底完全溶解；

步骤2：将栅介质薄膜转移至去离子水中，以清洗掉栅介质薄膜上残留的腐蚀液；

步骤3：采用表面设置有二维材料的目标衬底将栅介质薄膜从去离子水中捞起，并进行低温烘烤，以去除残留的去离子水，使栅介质薄膜与二维材料紧密接触；

步骤4：在栅介质薄膜上定义源、漏图形，并用腐蚀液腐蚀掉源、漏图形上的栅介质薄膜，然后在源、漏图形上蒸发源、漏金属，并剥离金属，从而完成源、漏电极的制备；

步骤5：定义栅极图形，蒸发栅金属，然后剥离，从而完成场效应晶体管的制备。

进一步的，所述步骤1中的衬底包括能被化学腐蚀液腐蚀的金属或Si；所述能被化学腐蚀液腐蚀的金属为Cu，Ni，Ti，Ag，Al，Cr,Pd,Au，Mo,W,Fe中的一种或两种的组合。

进一步的，所述步骤1中在衬底上生长栅介质薄膜采用方法的为磁控溅射，CVD或ALD。