本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的方法，該方法包括：在石墨烯上沉積柵介質(zhì)層，制備柵金屬電極；沉積鈍化保護層，利用選擇性刻蝕去除柵介質(zhì)層上方的鈍化保護層而只保留柵金屬電極側(cè)墻部分的鈍化保護層；對柵介質(zhì)層進行腐蝕，去除柵金屬覆蓋區(qū)域之外的柵介質(zhì)層；以及沉積金屬形成源漏金屬電極。本發(fā)明專利技術(shù)通過所設(shè)計的自對準工藝石墨烯場效應(yīng)晶體管器件制備流程，可以有效地減小柵源、柵漏間距離，進而減小寄生通路電阻，從而提高石墨烯頂柵FET器件的性能。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及石墨烯FET器件制備
，尤其涉及。利用該方法制備的石墨烯頂柵FET器件具有較小的寄生電阻，從而可以提高器件的信號電流、跨導、增益、截止頻率和最高振蕩頻率。
技術(shù)介紹
以石墨稀為材料的納米電子學，由于石墨稀超聞的載流子遷移率和載流子飽和漂移速度，被認為具有極大的應(yīng)用前景，極富潛力可以替代硅材料。在石墨烯FET器件的發(fā)展過程中，寄生電阻對器件的開關(guān)電流比、跨導、本征增益、截止頻率、最高振蕩頻率等電學特性都具有重要影響。寄生電阻主要包括接觸金屬體電阻、金屬石墨烯接觸電阻以及柵源、柵漏之間的石墨烯溝道通路電阻。其中，柵源、柵漏之間的溝道通路電阻由柵源、柵漏間距和石墨烯面電阻決定，而柵源、柵漏間距則由于光刻套準精度的限制，在減小到一定長度后難以繼續(xù)縮短。本專利技術(shù)提出了一種減小柵源、柵漏間距的方法，可以有效減小石墨烯頂柵FET器件的寄生電阻。
技術(shù)實現(xiàn)思路
(一 )要解決的技術(shù)問題 本專利技術(shù)的主要目的是提供，以減小柵源、柵漏間距離，進而減小器件的寄生電阻。 ( 二 )技術(shù)方案 為達到上述目的，本專利技術(shù)提供了，該方法包括:在石墨烯上沉積柵介質(zhì)層，制備柵金屬電極；沉積鈍化保護層，利用選擇性刻蝕去除柵介質(zhì)層上方的鈍化保護層而只保留柵金屬電極側(cè)墻部分的鈍化保護層；對柵介質(zhì)層進行腐蝕，去除柵金屬覆蓋區(qū)域之外的柵介質(zhì)層；以及沉積金屬形成源漏金屬電極。 上述方案中，該方法制作的石墨烯場效應(yīng)晶體管器件，包括絕緣襯底、導電通道、源電極、漏電極、柵介質(zhì)層、鈍化保護層和柵電極，其中:所述導電通道設(shè)置于絕緣襯底上，所述導電通道由石墨烯材料構(gòu)成，所述源電極和漏電極分別設(shè)置于導電通道的兩端，所述柵介質(zhì)層覆蓋在導電通道上，所述柵電極位于柵介質(zhì)層之上，所述鈍化保護層位于柵電極側(cè)墻。 上述方案中，所述柵介質(zhì)層采用氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化釔、氧化鋯或氧化鈦。 上述方案中，所述鈍化保護層采用氮化硅。 上述方案中，所述利用選擇性刻蝕去除柵介質(zhì)層上方的鈍化保護層而只保留柵金屬電極側(cè)墻部分的鈍化保護層，采用的刻蝕為干法刻蝕，刻蝕氣體采用四氟化碳、六氟化硫、三氟化氫碳、六氟化二碳、八氟化四碳、四氟化二氫二碳或這些氣體的混合氣體，刻蝕氣體無載氣，或采用氮氣、氧氣、氫氣、氬氣、氦氣作為載氣。 上述方案中，所述去除柵金屬覆蓋區(qū)域之外的柵介質(zhì)層，采用的腐蝕方法為濕法腐蝕，腐蝕液包括氫氟酸、鹽酸、磷酸、硫酸、硝酸、醋酸、氟化銨溶液、氫氧化鉀溶液或四甲基氫氧化銨。 上述方案中，該方法還包括有源區(qū)隔離這一步驟，該步驟跟隨在柵介質(zhì)層沉積、柵金屬電極沉積或鈍化保護層沉積之后均可。 上述方案中，所述有源區(qū)隔離，是利用光刻膠對有源區(qū)進行保護之后，依次去除有源區(qū)之外的鈍化保護層、柵介質(zhì)層和石墨烯。 (三)有益效果 從上述技術(shù)方案中可以看出，本專利技術(shù)具有以下有益效果: 1、本專利技術(shù)提供的采用自對準工藝制作的石墨烯場效應(yīng)晶體管器件，通過減小柵源、柵漏間距離來減小溝道通路電阻，從而有效的增加了器件的開態(tài)電流，提高了器件的跨導和截止頻率。 2、本專利技術(shù)提供的采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的方法，該制作方法與傳統(tǒng)的半導體工藝相兼容，并具有良好的可行性和重復性。 【附圖說明】 圖1是本專利技術(shù)提供的采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的方法流程圖。 圖2至圖7是本專利技術(shù)依照實施例的采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的工藝流程圖。 其中，絕緣襯底10、導電通道11、柵介質(zhì)12、柵金屬13、鈍化保護層14、源金屬15、漏金屬16。所述導電通道11設(shè)置于絕緣襯底10上，所述導電通道11由石墨烯構(gòu)成，所述源電極15和漏電極16分別設(shè)置于導電溝道11的兩端，所述柵介質(zhì)12設(shè)置于導電通道11上，所述柵金屬13設(shè)置于柵介質(zhì)12上，所述鈍化保護層設(shè)置于柵金屬13的側(cè)墻上。 【具體實施方式】 為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本專利技術(shù)進一步詳細說明。 如圖1所示，圖1是本專利技術(shù)提供的采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的方法流程圖，該方法包括: 步驟1:在石墨烯上沉積柵介質(zhì)層，制備柵金屬電極； 步驟2:沉積鈍化保護層，利用選擇性刻蝕去除柵介質(zhì)層上方的鈍化保護層而只保留柵金屬電極側(cè)墻部分的鈍化保護層； 步驟3:對柵介質(zhì)層進行腐蝕，去除柵金屬覆蓋區(qū)域之外的柵介質(zhì)層； 步驟4:沉積金屬形成源漏金屬電極。 其中，該方法制作的石墨烯場效應(yīng)晶體管器件，包括絕緣襯底、導電通道、源電極、漏電極、柵介質(zhì)層、鈍化保護層和柵電極，其中:導電通道設(shè)置于絕緣襯底上，導電通道由石墨烯材料構(gòu)成，源電極和漏電極分別設(shè)置于導電通道的兩端，柵介質(zhì)層覆蓋在導電通道上，柵電極位于柵介質(zhì)層之上，鈍化保護層位于柵電極側(cè)墻。柵介質(zhì)層可以采用氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化釔、氧化鋯或氧化鈦。鈍化保護層可以采用氮化硅。 利用選擇性刻蝕去除柵介質(zhì)層上方的鈍化保護層而只保留柵金屬電極側(cè)墻部分的鈍化保護層，采用的刻蝕為干法刻蝕，刻蝕氣體采用四氟化碳、六氟化硫、三氟化氫碳、六氟化二碳、八氟化四碳、四氟化二氫二碳或這些氣體的混合氣體，刻蝕氣體無載氣，或采用氮氣、氧氣、氫氣、氬氣、氦氣作為載氣。 去除柵金屬覆蓋區(qū)域之外的柵介質(zhì)層，采用的腐蝕方法為濕法腐蝕，腐蝕液包括氫氟酸、鹽酸、磷酸、硫酸、硝酸、醋酸、氟化銨溶液、氫氧化鉀溶液或四甲基氫氧化銨。 該方法還包括有源區(qū)隔離這一步驟，該步驟跟隨在柵介質(zhì)層沉積、柵金屬電極沉積或鈍化保護層沉積之后均可。其中，有源區(qū)隔離是利用光刻膠對有源區(qū)進行保護之后，依次去除有源區(qū)之外的鈍化保護層、柵介質(zhì)層和石墨烯。 本專利技術(shù)通過所設(shè)計的自對準工藝石墨烯頂柵FET器件制備流程，可以有效地減小柵源、柵漏間距離，進而減小寄生通路電阻，可以增大器件的跨導、開關(guān)電流比、截止頻率和器件的本征增益。 圖2至圖7是本專利技術(shù)依照實施例的采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的工藝流程圖，在本實施例中，以二氧化硅作為絕緣襯底，石墨烯作為導電通道，氧化鋁作為柵介質(zhì)，金屬鈦/金作為柵、源、漏金屬電極，氮化硅作為鈍化保護層。該方法具體包括以下步驟: 步驟1:在石墨烯上沉積柵介質(zhì):如圖2所示，在石墨烯上首先電子束蒸發(fā)lnm鋁，空氣中自然氧化后形成2nm氧化招,然后通過原子層沉積(Atomic Layer Deposit1n,ALD)的方法繼續(xù)生長10nm氧化鋁，最終在石墨烯上沉積12nm氧化鋁。 步驟2:柵金屬電極制備:在氧化鋁上形成柵金屬電極鈦/金(Ti/Au =20/100nm)，如圖3所示。 步驟3:沉積鈍化保護層:利用等離子體增強化學氣相沉積(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposit1n, PECVD)在樣品表面沉積 lOOnm 的 Si3N4,如圖 4 所不。 步驟4:刻蝕鈍化保護層:利用感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(Inductively CoupledPlasma, ICP)對樣品進行刻蝕，刻蝕氣體為SF6，載氣為N2，刻蝕后器件如圖5所示。SF6對Si3N4有很好的刻蝕效果，同時不會刻蝕A1203。刻蝕完畢后，A1203上的Si3N4全部去除，只在金本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
一種采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的方法，其特征在于，該方法包括：在石墨烯上沉積柵介質(zhì)層，制備柵金屬電極；沉積鈍化保護層，利用選擇性刻蝕去除柵介質(zhì)層上方的鈍化保護層而只保留柵金屬電極側(cè)墻部分的鈍化保護層；對柵介質(zhì)層進行腐蝕，去除柵金屬覆蓋區(qū)域之外的柵介質(zhì)層；以及沉積金屬形成源漏金屬電極。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的方法，其特征在于，該方法包括: 在石墨烯上沉積柵介質(zhì)層，制備柵金屬電極； 沉積鈍化保護層，利用選擇性刻蝕去除柵介質(zhì)層上方的鈍化保護層而只保留柵金屬電極側(cè)墻部分的鈍化保護層； 對柵介質(zhì)層進行腐蝕，去除柵金屬覆蓋區(qū)域之外的柵介質(zhì)層；以及 沉積金屬形成源漏金屬電極。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的方法，其特征在于，該方法制作的石墨烯場效應(yīng)晶體管器件，包括絕緣襯底、導電通道、源電極、漏電極、柵介質(zhì)層、鈍化保護層和柵電極，其中: 所述導電通道設(shè)置于絕緣襯底上，所述導電通道由石墨烯材料構(gòu)成，所述源電極和漏電極分別設(shè)置于導電通道的兩端，所述柵介質(zhì)層覆蓋在導電通道上，所述柵電極位于柵介質(zhì)層之上，所述鈍化保護層位于柵電極側(cè)墻。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的方法，其特征在于，所述柵介質(zhì)層采用氧化硅、氧化鋁、氧化鉿、氧化釔、氧化鋯或氧化鈦。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用自對準工藝制作石墨烯場效應(yīng)晶體管器件的方法，其特征在于，所述鈍化保護層采用氮化...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：麻芃，金智，史敬元，張大勇，王少青，王選蕓，
申請(專利權(quán))人：中國科學院微電子研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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