[发明专利]基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法无效
申请号: | 201310039822.6 | 申请日: | 2013-01-31 |
公开(公告)号: | CN103165470A | 公开(公告)日: | 2013-06-19 |
发明(设计)人: | 郭辉;张晨旭;张克基;张玉明;雷天民;邓鹏飞 | 申请(专利权)人: | 西安电子科技大学 |
主分类号: | H01L21/336 | 分类号: | H01L21/336;H01L29/786 |
代理公司: | 陕西电子工业专利中心 61205 | 代理人: | 王品华;朱红星 |
地址: | 710071*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | 本发明公开了一种基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法,其实现步骤是:(1)在Si衬底基片上生长一层碳化层作为过渡;(2)在碳化层上生长3C-SiC薄膜;(3)在3C-SiC样片表面淀积一层SiO2,并在SiO2上光刻出侧栅结构晶体管图形窗口;(4)将光刻后裸露的3C-SiC与Cl2反应,生成碳膜;(5)将生成的碳膜样片置于缓冲氢氟酸溶液中去除剩余的SiO2;(6)在碳膜样片上电子束沉积一层Ni膜;(7)将淀积有Ni膜的碳膜样片置于Ar气中,在900-1100℃下退火15-30min,使碳膜在重构成侧栅石墨烯;(8)在石墨烯样片上淀积金属Pd/Au层,并采用RIE刻蚀成侧栅晶体管的侧栅极、源极、漏极金属接触。本发明制作出的侧栅石墨烯晶体管保证了石墨烯的迁移率,能有效控制器件的沟道载流子浓度,同时避免栅介质引起的散射效应。 | ||
搜索关键词: | 基于 ni 退火 氯气 反应 石墨 晶体管 制备 方法 | ||
【主权项】:
一种基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法,包括以下步骤:(1)对4‑12英寸的Si衬底基片进行标准清洗;(2)将清洗后的Si衬底基片放入化学气相淀积CVD系统反应室中,对反应室抽真空达到10‑7mbar级别;在H2保护的情况下,使反应室逐步升温至900℃‑1200℃,通入C3H8气体,生长一层碳化层;(3)对反应室升温至3C‑SiC的生长温度,通入C3H8和SiH4,进行3C‑SiC薄膜异质外延生长,生长时间为30‑60min,然后在H2保护下逐步降温至室温,完成3C‑SiC薄膜的生长;(4)在生长好的3C‑SiC薄膜表面利用等离子体增强化学气相沉积PECVD方法,淀积一层0.5‑1μm厚的SiO2掩膜层;(5)在SiO2层上刻出侧栅晶体管图形窗口:5a)按照侧栅石墨烯晶体管的侧栅极G、源极S、漏极D、导电沟道位置制作成光刻版;5b)在掩膜表面以旋涂一层浓度为3%的丙烯酸树脂PMMA溶液,并在180℃下烘烤60秒,使其与掩膜紧密结合在一起;5c)用电子束对PMMA层曝光,将光刻版上的图形转移到SiO2掩膜上;5d)使用缓冲氢氟酸对SiO2掩膜层进行腐蚀,露出3C‑SiC,形成侧栅晶体管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道图形的窗口;(6)将形成窗口的样片置于石英管中,加热至700‑1100℃;(7)向石英管中通入Ar气和Cl2气的混合气体,持续3‑5min,使Cl2与裸露的3C‑SiC发生反应,生成具有侧栅晶体管侧栅极、源极、漏极和导电沟道图形的碳膜;(8)将生成的碳膜样片置于缓冲氢氟酸溶液中以去除窗口之外的SiO2;(9)在碳膜样片上电子束沉积300‑500nm厚的Ni膜;(10)将沉积有Ni膜的碳膜样片置于Ar气中,在温度为900‑1100℃下退火15‑30分钟,使碳膜膜在侧栅石墨烯晶体管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道位置重构成连续的石墨烯;将石墨烯样片置于HCl和CuSO4混合溶液中以去除Ni膜;(11)在已经形成侧栅极、源极、漏极和导电沟道的石墨烯样片上用电子束蒸发 的方法淀积金属Pd/Au接触层;(12)光刻金属接触层:按照侧栅石墨烯晶体管的侧栅、源、漏金属电极位置制作光刻版;将浓度为7%的的丙烯酸树脂PMMA溶液旋涂于金属层上,并用180℃烘烤60秒,使其与金属层紧密接触;用电子束曝光丙烯酸树脂PMMA,使光刻版上的图形转移到金属接触层上,再用氧气作为刻蚀气体对金属接触层进行RIE刻蚀;(13)使用丙酮溶液浸泡制作好的样品10分钟,以去除残留的丙烯酸树脂PMMA并烘干,获得侧栅石墨烯晶体管。
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