专利名称：基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法
技术领域：
本发明属于微电子技术领域，涉及半导体器件制备方法，具体地说是基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法。
背景技术：
随着人们对高性能，高可靠性，低能耗设备需求的提高，对集成电路上器件特性变得愈发关注。石墨烯，这种由二维六角形碳晶格组成的材料，由于其突出的电学结构特性自2004年被英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈 杰姆和克斯特亚 诺沃消洛夫发现得到后，即被当做制造高性能器件 的备选材料。现有的石墨烯的制备方法，如申请号为200810113596.0的“化学气相沉积法制备石墨烯的方法”专利，公开的方法是:首先制备催化剂，然后进行高温化学气相沉积，将带有催化剂的衬底放入无氧反应器中，使衬底达到500-1200°C，再通入含碳气源进行化学沉积而得到石墨烯，然后对石墨烯进行提纯，即使用酸处理或在低压、高温下蒸发，以除去催化齐U。该方法的主要缺点是:工艺复杂，需要专门去除催化剂，能源消耗大，生产成本高。2005年Geim研究组与Kim研究组发现，室温下石墨烯具有约22 X 105cm2 / V s的高载流子迁移率，大约是商用硅片的10倍，并且受温度和掺杂效应的影响很小，这是石墨烯作为纳电子器件最突出的优势。较高的载流子迁移率和较小的接触电阻有助于进一步减小器件开关时间，超高的频率响应特性是石墨烯基电子器件的另一显著优势。此外，与目前电子器件中使用的硅及金属材料不同，即使石墨烯减小到纳米尺度时，同样能保持很好的稳定性和电学性能，使探索单电子器件成为可能。最近，Geim研究组利用电子束光刻与干法刻蚀将同一片石墨烯加工成量子点、引线和栅极，获得了室温下可以使用的石墨烯单电子场效应管，解决了目前单电子场效应管由于纳米尺度材料的不稳定性所带来的使用温度受限的问题。荷兰科学家则报道了第一个石墨烯超导场效应管，发现在电荷密度为零的情况下石墨烯还是可以传输一定的电流，为低能耗、开关时间快的纳米尺度超导电子器件带来突破。IBM研究中心宣称研究出世界上速度最快的石墨烯场效应晶体管，工作频率达到26GHz,这是目前为止测量到的石墨烯晶体管的最快工作频率。IBM表示栅极在顶部的石墨烯晶体管由绝缘硅晶圆所制成，在不同的栅极电压和长度下均有很高的工作频率。研究结果表明随着频率的增高，石墨烯晶体管电流增益的下降同样遵循传统晶体管的响应曲线。而最高截止频率和栅极长度的平方成反比，在栅长为150nm的时候达到26GHz。下一个研究目标是改善栅极介电材料，以实现工作在THz频率范围的射频电路。最近关于石墨烯的器件的文献大量涌现，关于石墨烯在电容、太阳能电池、透明电极方面都有很多报道。在场效应晶体管FET应用方面也有很多报道，如背栅石墨烯场效应晶体管BG-GFET、顶栅石墨烯场效应晶体管TG-GFET、等。它们都有一定的缺点，但这不会影响石墨烯在场效应管方面的应用前景。现有的石墨烯场效应晶体管GFET的制备工艺中石墨烯需要沉积或者转移到特定的Si或SiC衬底上，同时由于顶栅介质会引入更多的散射源，同时在制作过程中，石墨烯薄膜也很容易受到破坏，引起正面和背面散射，使得顶栅TG-GFET的迁移率显著下降。
发明内容
本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，以免除在制造晶体管过程中对石墨烯的刻蚀过程，有效的抑制正面和背面散射效应，并且提高石墨烯晶体管栅极对沟道载流子浓度的调制作用。为实现上述目的，本发明的制备方法包括以下步骤:(I)清洗:对SiC样片进行清洗，以去除表面污染物；(2)淀积SiO2:在清洗后的SiC样片表面利用等离子体增强化学气相淀积PECVD方法，淀积一层0.4-1.2 i! m厚的SiO2,作为掩膜；(3)光刻侧栅图形: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；再在SiO2掩膜表面以旋涂一层丙烯酸树脂PMMA溶液并烘烤，使其与掩膜紧密结合在一起；再用电子束对PMMA层曝光，形成侧栅结构图形；使用缓冲氢氟酸对曝光后的SiO2掩膜层进行腐蚀，露出SiC，得到侧栅图形相同的窗口 ；(4)连接装置并加热:将开窗后的样片置于石英管中，并连接好由三口烧瓶、水浴锅、电阻炉和石英管组成的反应装置，用电阻炉对石英管加热至750-1150°C ；(5)反应生成碳膜:将装有0:14液体的三口烧瓶加热至60_80°C，再向三口烧瓶中通入流速为40-90ml/min的Ar气,利用Ar气携带CCl4蒸汽进入石英管中，使CCl4与裸露的SiC反应20-100min，生成碳膜；
(6)除去SiO2:将生成的碳膜样片置于缓冲氢氟酸溶液中以去除窗口以外的SiO2 ；(7)淀积Ni膜:在碳膜上采用电子束蒸发淀积350-600nm厚的Ni膜；(8)在Ni膜上退火:将淀积有Ni膜碳膜样片置于流速为20-100ml/min的Ar气中，在温度为900-1100°C下退火10-20分钟，使碳膜在窗口位置重构成具有侧栅图形的石墨烯，同时形成侧栅石墨烯晶体管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道；(9)去除Ni膜:将生成的侧栅图形石墨烯的样片置于HCl和CuSO4混合溶液中以去除Ni膜；( 10)淀积金属接触层:在去除Ni膜的侧栅图形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；(11)光刻金属接触层:按照侧栅、源、漏金属电极位置制作光刻版；再将浓度为7%的PMMA溶液旋涂于金属层上，并用200°C烘烤80s，使其与金属层紧密接触，用电子束曝光PMMA,形成金属接触的图形；以氧气作为反应气体，使用反应离子刻蚀RIE刻蚀曝光后的金属接触层，得到侧栅石墨烯晶体管的侧栅、源、漏金属电极；(12)去除PMMA溶液:使用丙酮溶液浸泡制作好的样片10分钟以去除PMMA，取出后烘干，获得侧栅石墨烯晶体管。本发明与现有技术相比具有如下优点:1.本发明采用侧栅结构制作石墨烯晶体管，使得该晶体管的侧栅电压能够调节沟道载流子浓度，而且避免顶栅介质层引起的载流子迁移率降低和器件性能退化。2.本发明由于选择性地生长了侧栅图形石墨烯，在此石墨烯上制作器件时无需对石墨烯进行刻蚀，因而石墨烯中的电子迁移率不会降低，有效抑制了正面和背面散射效应。3.本发明由于利用在Ni膜上退火，因而生成的碳膜更容易重构成连续性较好的石墨烯。4.与现有技术相比本发明工艺简单，节约能源，安全性高。
图1是本发明制备石墨烯的装置示意图；图2是本发明制作连接型侧栅石墨烯晶体管的流程图；图3是本发明连接型侧栅石墨烯晶体管的版图示意图；图4是本发明制作非连接型侧栅石墨烯晶体管的的流程图；图5是本发明非连接型侧栅石墨烯晶体管的把那图示意图。
具体实施例方式参照图1，本发明的制备石墨烯设备主要由三通阀门3，三口烧瓶8，水浴锅9，石英管5，电阻炉6组成；三通阀门3通过第一通道I与石英管5相连，通过第二通道2与三口烧瓶8的左侧口相连，而三口烧瓶8的右侧口与石英管5相连，三口烧瓶中装有CCl4液体，且放置在水浴锅9中，石英管5放置在电阻炉6中。三通阀门3设有进气口 4，用于向设备内通入气体。本发明中还用到了光刻系统，电子束蒸发系统，等离子体增强化学气相淀积系统PECVD以及反应离子刻蚀RIE等成熟的微电子工艺系统。实施例1参照图2，本发明制作连接型侧栅石墨烯晶体管的步骤如下:步骤1:清洗6H_SiC样片，以去除表面污染物，如图2 (a)。(1.1)对6H_SiC样片使用NH40H+H202试剂浸泡样品10分钟，取出后烘干，以去除样品表面有机残余物；(1.2)将去除表面有机残余物后的6H_SiC样片再使用HC1+H202试剂浸泡样品10分钟，取出后烘干，以去除离子污染物。步骤2:在6H_SiC样片表面淀积一层SiO2，如图2 (b)。(2.1)将清洗后的6H_SiC样片放入等离子体增强化学气相淀积PECVD设备系统内，将系统内部压力调为3.0Pa，射频功率调为100W，温度调为150°C ；(2.2)向 PECVD 系统内通入流速分别为 30sccm、60sccm 和 200sccm 的 SiH4、N20 和N2,持续20min，使SiH4与N2O发生反应，从而在6H_SiC样片表面淀积一层0.4 y m厚的SiO2
掩膜层。步骤3:在SiO2掩膜层上刻出侧栅窗口，如图2 (C)。(3.1)在SiO2掩膜层旋涂浓度为3%的PMMA溶液，并放入烘箱中在180°C下烘烤60s ；(3.2)按照如图3所示侧栅晶体管的图形制成光刻版，用电子束对PMMA曝光，电子加速电压为100kv，曝光强度为8000 u C/cm2 ；(3.3)用缓冲氢氟酸对SiO2掩膜层进行腐蚀，将光刻版上图形转移到SiO2掩膜层上，露出6H-SiC，形成侧栅、源、漏及沟道图形窗口。步骤4:将开窗后的样片装入石英管，并排气加热。(4.1)将开窗后的样片放入石英管5中，并把石英管置于电阻炉6中，再将CCljf体装入三口烧瓶8中，并将三口烧瓶放入水浴锅9中，然后按照图1将石英管与三口烧瓶进行连接；(4.2)从三通阀门3的进气口 4通入流速为80ml/min的Ar气，并利用三通阀门3控制Ar气从第一通道I进入对石英管进行排空30分钟，使石英管内的空气从出气口 7排出；(4.3)打开电阻炉电源开关，对石英管加热至750°C。步骤5:生长碳膜，如图2 (d )。(5.1)打开水浴锅9电源，将装有CCl4液体的三口烧瓶8加热至60°C ；(5.2)当电阻炉达到设定的750°C后，旋转三通阀门，使流速为40ml/min的Ar气从第二通道2流入三口烧瓶，并携带CCl4蒸汽进入石英管，使气态CCl4与裸露的6H-SiC在石英管中反应20分钟，生成碳膜。步骤6:去除剩余的SiO2。将生成的碳膜样片从石英管取出并置于配比为1:10的缓冲氢氟酸溶液中，以去除窗口之外的SiO2。 步骤7:在碳膜样片上淀积一层Ni膜，如图2 (e)。将碳膜样片放入电子束蒸发镀膜机中的载玻片上，调整载玻片到靶材的距离为50cm,并将反应室压强抽至5 X 10_4Pa，调节束流为40mA，蒸发lOmin，在该Si样片上淀积一层350nm厚的Ni膜。步骤8:重构成石墨烯。将淀积有Ni膜的碳膜样片置于流速为20ml/min的Ar气中，在温度为900°C下退火20分钟，使碳膜在窗口位置重构成石墨烯。步骤9::去除Ni膜，如图2 (f)。将生成的石墨烯样片浸泡于HCl和CuSO4混合溶液中以去除Ni膜，获得侧栅石墨烯样片。步骤10:淀积金属接触层，如图2 (g)。(10.1)在侧栅石墨烯样片上用电子束蒸发的方法淀积厚度为5nm的金属Pd ；(10.2)利用电子束蒸发的方法淀积厚度为IOOnm的金属Au。步骤11:光刻形成金属接触，如图2 (h)。(11.1)在金属层上旋涂浓度为7%的PMMA溶液，并放入烘箱中，在180°C下烘烤60s ；(11.2)按照侧栅、源、漏金属电极位置制作成光刻版,用电子束对PMMA曝光；(11.3)再利用RIE法刻蚀金属层，反应气体采用氧气，得到侧栅石墨烯晶体管的侧栅、源、漏金属电极。步骤12:使用丙酮溶液浸泡制作好的样品10分钟，取出后烘干，获得侧栅石墨烯晶体管。实施例2
参照图4，本发明制作非连接型侧栅石墨烯晶体管的步骤如下:步骤一:清洗4H_SiC样片，以去除表面污染物，如图4 (a)。对4H_SiC样片使用NH40H+H202试剂浸泡样品10分钟，取出后烘干，以去除样品表面有机残余物；将去除表面有机残余物后的4H-SiC样片再使用HC1+H202试剂浸泡样品10分钟，取出后烘干，以去除离子污染物。步骤二:在4H_SiC样片表面淀积一层SiO2，如图4 (b)。将清洗后的4H_SiC样片放入等离子体增强化学气相淀积PECVD设备系统内，将系统内部压力调为3.0Pa，射频功率调为100W，温度调为150°C ;向PECVD系统内分别通入流速为30sccm的SiH4,流速为60sccm的N2O和流速为200sccm的N2,，使SiH4与N2O持续反应lOOmin，从而在4H-SiC样片表面淀积一层1.2 y m厚的SiO2掩膜层。步骤三:在SiO2掩膜层上刻出侧栅窗口，如图4 (C)。在SiO2掩膜层旋涂浓度为3%的PMMA溶液，并放入烘箱中在180°C下烘烤60s ；按照如图5所不侧栅晶体管的图形制成光刻版,用电子束对PMMA曝光，电子加速电压为IOOkV,曝光强度为9000 ii C/cm2 ;用缓冲氢氟酸对SiO2掩膜层进行腐蚀，将光刻版上图形转移到SiO2掩膜层上，露出4H-SiC，形成侧栅、源、漏及沟道图形窗口。步骤四:将开窗后的样片装入石英管，并排气加热。将开窗后的样片放入石英管5中，并把石英管置于电阻炉6中，再将CCl4液体装入三口烧瓶8中，并将三口烧瓶放入水浴锅9中，然后按照图1将石英管与三口烧瓶进行连接；从三通阀门3的进气口 4通入流速为80ml/min的Ar气，并利用三通阀门3控制Ar气从第一通道I进入对石英管进行排空30分钟，使石英管内的空气从出气口 7排出；打开电阻炉电源开关，对石英管加热至750°C。步骤五:生长碳膜，如图4 ( d )。打开水浴锅9电源，将装有CCl4液体的三口烧瓶8加热至80°C ;当电阻炉达到设定的750°C后，旋转三通阀门，使流速为40ml/min的Ar气从第二通道2流入三口烧瓶，并携带CCl4蒸汽进入石英管，使气态CCl4与裸露的4H-SiC在石英管中反应100分钟，生成碳膜。 步骤六:去除剩余的的SiO2。将生成的碳膜样片从石英管取出并置于配比为1:10的缓冲氢氟酸溶液中，以去除窗口之外的SiO2。步骤七:在碳膜样片上淀积一层Ni膜，如图4 (e)。将碳膜样片放入电子束蒸发镀膜机中的载玻片上，调整载玻片到靶材的距离为50cm,并将反应室压强抽至5 X 10_4Pa，调节束流为40mA，蒸发20min，在该Si样片上淀积一层600nm厚的Ni膜。步骤八:重构成石墨烯。将淀积有Ni膜的碳膜样片置于流速为20ml/min的Ar气中，在温度为1100°C下退火10分钟，使碳膜在窗口位置重构成石墨烯。步骤九::去除Ni膜，如图4 (f )。将生成的石墨烯样片浸泡于HCl和CuSO4混合溶液中以去除Ni膜，获得侧栅石墨烯样片。
步骤十:淀积金属接触层，如图4 (g)。在侧栅石墨烯样片上用电子束蒸发的方法淀积厚度为5nm的金属Pd ;利用电子束蒸发的方法淀积厚度为IOOnm的金属Au。步骤^^一:光刻形成金属接触，如图4 (h)。在金属层上旋涂浓度为7%的PMMA溶液，并放入烘箱中，在180°C下烘烤60s ；按照侧栅、源、漏金属电极位置制作成光刻版，用电子束对PMMA曝光；再利用RIE法刻蚀金属层，反应气体为氧气，得到侧栅石墨烯晶体管的侧栅、源、漏金属电极。步骤十二:使用丙酮溶液浸泡制作好的样品10分钟，取出后烘干，获得侧栅石墨烯晶体管。实施例3参照图2，本发明制作连接型侧栅石墨烯晶体管的步骤如下:步骤A:对4H_SiC衬底基片使用NH40H+H202试剂浸泡样品10分钟，取出后烘干，以去除样品表面有机残余物；将去除表面有机残余物后的4H-SiC样片再使用HC1+H202试剂浸泡样品10分钟，取出后烘干，以去除离子污染物，如图2 (a)。步骤B:将清洗后的4H_SiC样片放入等离子体增强化学气相淀积PECVD设备系统内，将系统内部压力调为3.0Pa，射频功率调为100W，温度调为150°C ;向PECVD系统内同时通入SiH4、N2O和N2三种气体，其中SiH4流速为30sccm，N2O流速为60sccm，N2流速为200sccm，使SiH4与N2O发反应60min，从而在4H_SiC样片4表面淀积一层0.8 y m厚的SiO2掩膜层，如图2 (b)。 步骤C:在SiO2掩膜层旋涂浓度为3%的PMMA溶液，并放入烘箱中在180°C下烘烤60s ;按照如图3所不侧栅石墨烯晶体管的图形制成光刻版,用电子束对PMMA曝光，电子加速电压为lOOkV，曝光强度为8500 i! C/cm2 ;用缓冲氢氟酸对SiO2掩膜层进行腐蚀，将光刻版上图形转移到SiO2掩膜层上，露出4H-SiC，形成侧栅、源、漏及沟道图形窗口，如图2 (C)。步骤D:将开窗后的样片放入石英管5中，并把石英管置于电阻炉6中，再将CCl4液体装入三口烧瓶8中，并将三口烧瓶放入水浴锅9中，然后按照图1将石英管与三口烧瓶进行连接；从三通阀门3的进气口 4通入流速为80ml/min的Ar气，并利用三通阀门3控制Ar气从第一通道I进入对石英管进行排空30分钟，使石英管内的空气从出气口 7排出；打开电阻炉电源开关，对石英管加热至750°C。步骤E:打开水浴锅9电源，将装有CCl4液体的三口烧瓶8加热至80°C;当电阻炉达到设定的750°C后，旋转三通阀门，使流速为70ml/min的Ar气从第二通道2流入三口烧瓶，并携带CCl4蒸汽进入石英管，使气态CCl4与裸露的4H-SiC在石英管中反应60min，生成碳膜，如图2 (d)。步骤F:将生成的碳膜样片从石英管取出并置于配比为1:10的缓冲氢氟酸溶液中，以去除窗口之外的Si02。步骤G:将碳膜样片放入电子束蒸发镀膜机中的载玻片上，调整载玻片到靶材的距离为50cm，并将反应室压强抽至5 X IO-4Pa,调节束流为40mA，蒸发15min，在该Si样片上淀积一层500nm厚的Ni膜，如图2 (e)。步骤H:将去除SiO2后的碳膜样片置于Ni膜上；将碳膜样片和Ni膜整体置于流速为20ml/min的Ar气中，在温度为1000°C下退火15分钟，使碳膜在窗口位置重构成如图3所不图形的石墨稀；步骤1:将生成的石墨烯样片浸泡于HCl和CuSO4混合溶液中以去除Ni膜，获得侧棚石墨稀样片，如图2 (f)0步骤J:在侧栅石墨烯样片上用电子束蒸发的方法淀积金属Pd，厚度为5nm ;利用电子束蒸发的方法淀积金属Au,厚度为IOOnm,如图2 (g)。步骤K:在金属层上旋涂浓度为7%的PMMA溶液，并放入烘箱中，在180°C下烘烤60s ;再按照侧栅、源、漏金属电极位置制作成光刻版，用电子束对PMMA曝光；利用RIE法刻蚀金属层，刻蚀气体为氧气，得到侧栅石墨烯晶体管的侧栅、源、漏金属电极，如图2 (h)。步骤L:使用丙酮溶液浸泡制作好的样品10分钟，取出后烘干，获得侧栅石墨烯晶体管。
权利要求
1.一种基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，包括以下步骤: (1)清洗:对SiC样片进行清洗，以去除表面污染物； (2)淀积SiO2:在清洗后的SiC样片表面利用等离子体增强化学气相淀积PECVD方法，淀积一层0.4-1.2 ii m厚的SiO2,作为掩膜； (3)光刻侧栅图形: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；再在SiO2掩膜表面以旋涂一层丙烯酸树脂PMMA溶液并烘烤，使其与掩膜紧密结合在一起；再用电子束对PMMA层曝光，形成侧栅结构图形；使用缓冲氢氟酸对曝光后的SiO2掩膜层进行腐蚀，露出SiC，得到侧栅图形相同的窗口 ； (4)连接装置并加热:将开窗后的样片置于石英管中，并连接好由三口烧瓶、水浴锅、电阻炉和石英管组成的反应装置，用电阻炉对石英管加热至750-1150°C ； (5)反应生成碳膜:将装有CC l4液体的三口烧瓶加热至60-80°C，再向三口烧瓶中通入流速为40-90ml/min的Ar气，利用Ar气携带CCl4蒸汽进入石英管中，使CCl4与裸露的SiC反应20-100min，生成碳膜； (6)除去SiO2:将生成的碳膜样片置于缓冲氢氟酸溶液中以去除窗口以外的SiO2 ； (7)淀积Ni膜:在碳膜上采用电子束蒸发淀积350-600nm厚的Ni膜； (8)在Ni膜上退火:将淀积有Ni膜碳膜样片置于流速为20-100ml/min的Ar气中，在温度为900-1100°C下退火10-20分钟，使碳膜在窗口位置重构成具有侧栅图形的石墨烯，同时形成侧栅石墨烯晶体管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道； (9)去除Ni膜:将生成的侧栅图形石墨烯的样片置于HCl和CuSO4混合溶液中以去除Ni膜； (10)淀积金属接触层:在去除Ni膜的侧栅图形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； (11)光刻金属接触层:按照侧栅、源、漏金属电极位置制作光刻版；再将浓度为7%的PMMA溶液旋涂于金属层上，并用200°C烘烤80s，使其与金属层紧密接触，用电子束曝光PMMA,形成金属接触的图形；以氧气作为反应气体，使用反应离子刻蚀RIE刻蚀曝光后的金属接触层，得到侧栅石墨烯晶体管的侧栅、源、漏金属电极； (12)去除PMMA溶液:使用丙酮溶液浸泡制作好的样片10分钟以去除PMMA，取出后烘干，获得侧棚石墨稀晶体管。
2.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(I)对SiC样片进行清洗，按如下步骤进行: (Ia)使用NH40H+H202试剂浸泡SiC样片10分钟，取出后烘干，以去除样片表面有机残余物； (Ib)使用HC1+H202试剂浸泡样片10分钟，取出后烘干，以去除离子污染物。
3.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(2)中利用PECVD方法淀积SiO2，其工艺条件为: SiH4、N2O 和 N2 的流速分别为 30sccm、60sccm 和 200sccm, 反应腔内压力为3.0Pa, 射频功率为100W， 淀积温度为150°C，淀积时间为20-100min。
4.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(3)中丙烯酸树脂PMMA溶液浓度为3%，烘烤温度为180°C，时间为60s。
5.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(3)电子束曝光，其工艺条件为: 电子加速电压IOOkV, 曝光强度为 8000-9000 u C/cm2。
6.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(7)电子束蒸发淀积，其工艺条件为: 载玻片到靶材的距离为50cm， 反应室压强为5X10_4Pa， 束流为40mA, 蒸发时间为10-20min。
7.根据权利要 求1所述的基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(10)电子束蒸发法淀积金属Pd/Au层，其厚度为分别为5nm，lOOnm。
8.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(11)中的RIE法刻蚀金属接触层，其工艺条件为: 功率为100W， 反应室压强为30Pa， 氧气流量为20-40sccm, 刻蚀时间为60-90s。
9.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述SiC样片的晶型采用4H-SiC或6H-SiC。
全文摘要
本发明公开了一种基于Ni膜退火的SiC衬底侧栅石墨烯晶体管制备方法，主要解决现有技术制备的石墨烯晶体管顶栅电介质导致石墨烯沟道载流子迁移率降低以及载流子散射的问题。其实现步骤是先对清洗SiC样片；再在SiC样片表面淀积一层SiO2，并在SiO2上光刻出侧栅图形；将刻蚀后的样片置于石英管中，通过气态CCl4与SiC反应，生成碳膜；然后将生成的碳膜样片置于缓冲氢氟酸溶液中去除剩余的SiO2；再碳膜样片上淀积一层Ni膜，并置于Ar气中退火，生成侧栅的石墨烯；最后在石墨烯样片上淀积金属Pd/Au层并刻蚀成侧栅晶体管的金属接触。本发明制作出的侧栅石墨烯晶体管载流子迁移率高，并且能有效的抑制散射效应，提高石墨烯晶体管栅极对沟道载流子浓度的调制作用。
文档编号H01L21/335GK103077893SQ20131003965
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者郭辉, 张晨旭, 张玉明, 张克基, 雷天民, 胡彦飞 申请人:西安电子科技大学