晶體管的制造方法技術(shù)

一種晶體管的制造方法，是關(guān)于提供高品質(zhì)的轉(zhuǎn)移的石墨烯層用于后續(xù)裝置制造，包含轉(zhuǎn)移石墨烯至疏水層的疏水性表面上及執(zhí)行熱處理制程。在各種實(shí)施方式中，提供了包含絕緣層的基板，及疏水層形成于絕緣層上。在一些實(shí)施例中，石墨烯層轉(zhuǎn)移至疏水層上。舉例而言，轉(zhuǎn)移的石墨烯層具有第一載子遷移率。在一些實(shí)施方式中，于轉(zhuǎn)移石墨烯層之后，可執(zhí)行退火制程，及退火的石墨烯層具有第二載子遷移率大于第一載子遷移率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
晶體管的制造方法
本專利技術(shù)實(shí)施例是關(guān)于一種晶體管及其制造方法，且特別是關(guān)于一種石墨烯為基底的晶體管及其制造方法。
技術(shù)介紹
電子產(chǎn)業(yè)對(duì)于更小及更快的電子元件的需求與日俱增，其同時(shí)能夠承受驟增的復(fù)雜度及精密功能。因此，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)致力于制造低成本、高表現(xiàn)及低功率集成電路(ICs)為時(shí)勢(shì)所趨。迄今這些目標(biāo)通過(guò)縮減半導(dǎo)體IC尺寸(如最小特征尺寸)大致上已達(dá)成，并且因此改善了產(chǎn)出效率及降低相關(guān)成本。然而，此種尺寸的縮減也增加了半導(dǎo)體制造過(guò)程的復(fù)雜度。體認(rèn)到在半導(dǎo)體IC及元件持續(xù)的進(jìn)步，需于半導(dǎo)體制造過(guò)程及科技發(fā)展類似的進(jìn)步。石墨烯，為碳原子鍵結(jié)成六角形晶格的二維(2D)薄片，近來(lái)已被用于晶體管裝置作為潛力的通道替代材料。除了它固有的高載子遷移率，石墨烯還具有其他令人引起極大興趣的特性，例如電流密度、熱力及機(jī)械穩(wěn)定度大，及高飽和速度。大面積的石墨烯膜已被以各種方法進(jìn)行制造，例如磊晶成長(zhǎng)于碳化硅(SiC)基板上、化學(xué)氣相沉積(CVD)成長(zhǎng)(例如，涉及催化碳?xì)浠衔锍练e于金屬表面上)及機(jī)械剝離法(例如，來(lái)自石墨塊)。例如，制造石墨烯為基底的裝置常涉及石墨烯層的轉(zhuǎn)移(例如，來(lái)自成長(zhǎng)基板或來(lái)自石墨塊)，及將會(huì)在移至的目標(biāo)基板上進(jìn)行石墨烯為基底的裝置的制造。由于轉(zhuǎn)移制程的關(guān)系，可能會(huì)引進(jìn)晶界、點(diǎn)缺陷、皺褶、折疊、撕裂或其他晶格缺陷，并因此對(duì)任何后續(xù)制造的裝置的特性有不良影響。另外，帶電雜質(zhì)吸附至及/或于目標(biāo)基板中可能會(huì)造成轉(zhuǎn)移的石墨烯層非出于本意的摻雜(例如，由于電荷轉(zhuǎn)移摻雜)，從而影響后續(xù)制造的石墨烯為基底的裝置其品質(zhì)及/或表現(xiàn)。因此，現(xiàn)存技術(shù)尚未顯示完全滿足各方面需求。專利
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本揭露一實(shí)施態(tài)樣是提供一種晶體管的制造方法，包含：提供一基板，包含一絕緣層；形成一疏水層于該絕緣層上；轉(zhuǎn)移一石墨烯層至該疏水層上，其中該轉(zhuǎn)移的石墨烯層具有一第一載子遷移率；以及轉(zhuǎn)移該石墨烯層之后，執(zhí)行一退火制程，其中該退火的石墨烯層具有一第二載子遷移率大于該第一載子遷移率。附圖說(shuō)明當(dāng)結(jié)合附圖閱讀以下詳細(xì)描述時(shí)將更好地理解本揭露內(nèi)容的態(tài)樣。但須注意依照本產(chǎn)業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)做法，各種特征未按照比例繪制。事實(shí)上，各種特征的尺寸為了清楚的討論而可被任意放大或縮小。圖1為背柵式石墨烯裝置的剖視圖；圖2是依據(jù)本揭露一或多個(gè)實(shí)施態(tài)樣，為制造石墨烯裝置的方法流程圖；圖3至圖6是依據(jù)本揭露一或多個(gè)實(shí)施態(tài)樣，顯示石墨烯裝置的實(shí)施方式的剖視圖，及對(duì)應(yīng)至圖2中方法的一或多個(gè)步驟；圖7是依據(jù)本揭露一或多個(gè)實(shí)施態(tài)樣，為雙柵式石墨烯裝置的剖視圖；圖8是依據(jù)本揭露一或多個(gè)實(shí)施態(tài)樣，為頂柵式石墨烯裝置的剖視圖；圖9是依據(jù)本揭露一或多個(gè)實(shí)施態(tài)樣，為石墨烯裝置的退火方法的溫度曲線；圖10是依據(jù)本揭露一或多個(gè)實(shí)施態(tài)樣，為背柵式石墨烯光偵測(cè)器的剖視圖；圖11是依據(jù)本揭露一或多個(gè)實(shí)施態(tài)樣，顯示各種石墨烯裝置其導(dǎo)電率對(duì)柵極電壓作圖；圖12是依據(jù)本揭露一或多個(gè)實(shí)施態(tài)樣，顯示包含各種石墨烯裝置電相關(guān)特性的表格。具體實(shí)施方式本揭露接下來(lái)將會(huì)提供許多不同的實(shí)施方式或?qū)嵤├詫?shí)施所提供標(biāo)的中不同的特征。各特定實(shí)施例中的組成及配置將會(huì)在以下作描述以簡(jiǎn)化本揭露。這些為實(shí)施例僅作為示范并非用于限定本揭露。例如，敘述中一第一特征形成于一第二特征之上可包含實(shí)施例中的第一特征與第二特征直接接觸，亦可包含第一特征與第二特征之間更有其他額外特征形成使第一特征與第二特征無(wú)直接接觸。此外，本揭露于各種實(shí)施例中將重復(fù)使用元件符號(hào)及/或字母。此重復(fù)乃為了簡(jiǎn)化與清晰的目的，而其本身并不決定各種實(shí)施例及/或結(jié)構(gòu)配置之間的關(guān)系。此外，空間關(guān)系的用語(yǔ)像是“下方”、“之下”、“較低”、“上方”、“較高”及類似用語(yǔ)，可用于此處以便描述附圖中一元件或特征與另一元件與特征之間的關(guān)系。這些相對(duì)空間關(guān)系的用語(yǔ)乃為了涵蓋除了附圖所描述的方向以外，元件于使用或操作中的各種不同的方向。裝置可另有其他導(dǎo)向方式(旋轉(zhuǎn)90度或朝其他方向)，此時(shí)的空間相對(duì)關(guān)系也可依上述方式解讀。圖1中顯示為例示性的背柵式石墨烯裝置100。石墨烯裝置100包含基板102、絕緣層104設(shè)置于基板102上、石墨烯層106設(shè)置于絕緣層104上及源極/漏極接點(diǎn)108接觸石墨烯層106的尾端?；?02可為半導(dǎo)體基板，例如硅基板。取決于該
中已知的設(shè)計(jì)需求，基板102可包含各種摻雜配置。例如，基板102可包含重?fù)诫s，低電阻率的基板使得基板102可被用于作為石墨烯裝置100的整體背柵極。絕緣層104可包含氧化硅(SiO2)層通過(guò)熱氧化成長(zhǎng)于基板102上。在一些實(shí)施例中，絕緣層104可擇一厚度使得石墨烯層106與下方對(duì)應(yīng)的基板102的對(duì)比最佳化。例如，絕緣層104可具有一厚度約90納米(nm)或280nm。在一些實(shí)施例中，絕緣層104可具有一厚度落于范圍約自90-100nm，或約自280-300nm。石墨烯層106可包含通過(guò)各種方法生產(chǎn)的石墨烯，例如磊晶成長(zhǎng)于碳化硅(SiC)基板上、化學(xué)氣相沉積(CVD)成長(zhǎng)(例如，涉及催化碳?xì)浠衔锍练e于金屬表面上)及機(jī)械剝離法(例如，來(lái)自石墨塊)。例如，成長(zhǎng)或剝離的石墨烯層106可被轉(zhuǎn)移(例如，自成長(zhǎng)基板或自石墨塊)至基板102的絕緣層104上，其可稱之為目標(biāo)基板，以石墨烯為基底的裝置可于其上進(jìn)行制造。在各種實(shí)施例中，石墨烯轉(zhuǎn)移可通過(guò)濕式或干式轉(zhuǎn)移制程來(lái)完成。轉(zhuǎn)移的石墨烯層106至絕緣層104上之后，可形成金屬源極/漏極接點(diǎn)108。金屬源極/漏極接點(diǎn)108可包含傳導(dǎo)層例如Cr、Ti、Au、Ni、Pd、Ir、Ag、Pt、Cu、Co、Al、Fe或其組合，及/或其他適合的組成。源極/漏極接點(diǎn)108可利用PVD、CVD、電子束(e-beam)蒸鍍法及/或其他適合的制程形成。在一些實(shí)施例中，裝置100的主動(dòng)區(qū)可通過(guò)適合的光微影及蝕刻制程(例如，氧化等離子蝕刻制程)定義出來(lái)(例如，在形成源極/漏極接點(diǎn)108之前或之后)。因而，圖1的例示性背柵式石墨烯裝置100包含作為裝置通道的石墨烯層106，通過(guò)源極/漏極接點(diǎn)108連接，及基板102為整體背柵極，通過(guò)絕緣層104與石墨烯層106分隔開(kāi)來(lái)。在各種傳統(tǒng)方法中，由于石墨烯層106轉(zhuǎn)移至絕緣層104上的關(guān)系，可能會(huì)將晶界、點(diǎn)缺陷、皺褶、折疊、撕裂或其他晶格缺陷引進(jìn)轉(zhuǎn)移的石墨烯層106，從而劣化任何后續(xù)制造的裝置的特性。另外，帶電雜質(zhì)吸附至及/或于目標(biāo)基板中(例如，于絕緣層104中，其上方為轉(zhuǎn)移的石墨烯層106)可能會(huì)造成轉(zhuǎn)移的石墨烯層106非出于本意的摻雜(例如，由于電荷轉(zhuǎn)移摻雜)，從而影響后續(xù)制造的石墨烯為基底的裝置(例如，裝置100)其品質(zhì)及/或表現(xiàn)。因此，現(xiàn)存技術(shù)尚未顯示完全滿足各方面需求。本揭露的實(shí)施方式提供勝過(guò)現(xiàn)存技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，即使已知仍有其他實(shí)施方式可提供不同的優(yōu)點(diǎn)，所有優(yōu)點(diǎn)沒(méi)有必要于此多做撰述，并且無(wú)特定優(yōu)點(diǎn)用以限定所有實(shí)施方式。例如，于此討論的實(shí)施方式包含方法及結(jié)構(gòu)，是關(guān)于例如通過(guò)轉(zhuǎn)移石墨烯至疏水性表面上并執(zhí)行熱處理制程(例如，退火)，來(lái)提供高品質(zhì)轉(zhuǎn)移的石墨烯層(例如，于目標(biāo)基板上)，其為實(shí)質(zhì)平坦并且能呈現(xiàn)降低的基板效應(yīng)(例如，包含降低由于帶電基板雜質(zhì)所造成的石墨烯層的電子轉(zhuǎn)移摻雜)。在此，用語(yǔ)像是“疏水性表面”是用來(lái)敘述具有接觸角度(contactangle,CA)介于約90°及約150°之本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種晶體管的制造方法，其特征在于，包含：提供一基板，包含一絕緣層；形成一疏水層于該絕緣層上；轉(zhuǎn)移一石墨烯層至該疏水層上，其中該轉(zhuǎn)移的石墨烯層具有一第一載子遷移率；以及轉(zhuǎn)移該石墨烯層之后，執(zhí)行一退火制程，其中該退火的石墨烯層具有一第二載子遷移率大于該第一載子遷移率。

【技術(shù)特征摘要】
2015.11.30 US 14/954,7411.一種晶體管的制造方法，其特征在于，包含：提供一基板，包含一絕緣層；形成一疏水層于該...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：劉尚奕，潘正圣，吳志毅，程琮欽，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司，吳志毅，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：中國(guó)臺(tái)灣,71