专利名称：基于Ni膜退火和氯气反应的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膜退火和氯气反应的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。近年来，关于石墨烯的器件研究的文献大量涌现，石墨烯在电容、太阳能电池、透明电极方面都有很多报道，例如Stoller等人利用石墨烯研制出超级电容，Wang.X等人用石墨烯作为太阳能电池的电极等。在晶体管应用方面也有很多报道，例如Georgia技术学会利用外延石墨烯层制作出顶栅晶体管，Purdue大学的J.F.Tian等人制作出金属侧栅石墨烯晶体管等。目前，石墨烯晶体管制造工艺的问题和难点主要集中在以下几个方面:第一，在材料方面，使用现有的制备方法，很难在一个衬底上淀积出用于制作晶体管的大面积连续石墨烯；第二，在制造方面，由于石墨烯禁带宽度几乎为零，因而需要设计一种特殊的栅结构来控制沟道载流子浓度；第三，在衬底方面，衬底散射会使载流子的迁移率大幅下降，同时有可能导致器件击穿。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法，以生成大面积连续的石墨烯，提高石墨烯的电子迁移率，并且能够通过改变侧栅电压实现对晶体管电流精确控制，避免顶栅石墨烯晶体管顶栅介质的散射效应。为实现上述目的，本发明的制备方法包括以下步骤:( I)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°C -1200°C，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0.5-1 μ m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°C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°C ；(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°C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°C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。本发明与现有技术相比具有如下优点:1.本发明制造的侧栅石墨烯晶体管因为没有顶栅介质，不会引入更多的散射源，石墨烯膜也不会因为光刻而受到破坏，因而保证了石墨烯的迁移率，同时避免了由栅介质引起的介质击穿现象。2.本发明制造的石墨烯晶体管采用侧栅结构，能够有效控制器件的沟道载流子浓度。3.本发明利用在Ni膜上退火，碳膜更容易重构成连续性较好的石墨烯。4.本发明中3C_SiC与Cl2生成碳膜的反应，可以在较低温度和常压下进行，且反应速率快。5.本发明由于3C_SiC可异质外延生长在Si衬底上，因而制作石墨烯晶体管成本 低。
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流程图；图5是本发明非连接型侧栅石墨烯晶体管的版图示意图。
具体实施例方式参照图1，本发明的制备设备主要由石英管I和电阻炉2组成，其中石英管I设有进气口 3和出气口 4，电阻炉为2为环状空心结构，石英管I插装在电阻炉2内。本发明中还用到了光刻系统，电子束蒸发系统，化学气相淀积系统CVD，等离子体增强化学气相淀积系统PECVD，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和图3，本发明制作连接型侧栅石墨烯晶体管的步骤如下:步骤1:去除样品表面污染物，如图2 U)。对4英寸的Si衬底基片进行表面清洁处理，即先使用ΝΗ40Η+Η202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；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:生长碳化层。将Si衬底基片放入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，将反应室温度升至900°C的碳化温度，然后向反应室通入流量为30sCCm的C3H8，在Si衬底上生长一层碳化层，生长时间为lOmin。步骤3:在碳化层上生长3C_SiC薄膜，如图2 (b)。将反应室温度迅速升至1200°C，通入流量为20sccm的SiH4和流量为40sccm的C3H8，进行3C-SiC薄膜异质外延生长，生长时间为30min ;然后在H2保护下逐步降温至室温，完成3C-SiC薄膜的生长。步骤4:在生长好的3C_SiC薄膜表面淀积一层SiO2掩膜层，如图2(c)。(4.1)将生长好的3C_SiC薄膜样片放入PECVD系统内，调节系统内部压力为
3.0Pa，射频功率为100W，温度为150。。；(4.2)向 PECVD 系统内通入流速分别为 30sccm、60sccm 和 200sccm 的 SiH4、N20 和N2,使SiH4和N2O反应30min，从而在3C_SiC薄膜表面淀积一层0.5 μ m厚的SiO2掩膜层。步骤5:在SiO2层上刻出侧栅晶体管图形窗口，如图2 (d)。(5.1)按照图3所示的侧栅石墨烯晶体管的侧栅极G、源极S、漏极D和导电沟道图形制作成光刻版；(5.2)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 ；(5.3)用电子束对PMMA曝光，电子加速电压为IOOkV,曝光强度为8000 μ C/cm2，将光刻版上的图形转移到SiO2掩膜上；(5.4)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3C-SiC，形成侧栅石墨烯晶体管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道图形窗口。步骤6:将光刻出图形窗口的样片装入石英管，并排气加热。(6.1)将光刻出图形窗口的样片装入石英管I中，把石英管置于电阻炉2中；(6.2)从进气口 3向石英管中通入流速为80SCCm的Ar气，对石英管进行10分钟排空，使气体从出气口 4排出；(6.3)打开电阻炉电源开关，对石英管加热至700°C。步骤7:3C-SiC与Cl2反应生成碳膜，如图2(e)。向石英管通入Ar气和Cl2气,其中Ar气流速为98sccm, Cl2气流速为2sccm,使Cl2与裸露的3C-SiC反应5分钟，生成与侧栅石墨烯晶体管侧栅极、源极、漏极和导电沟道图形相同的碳膜。步骤8:去除剩余的SiO2。将生成的碳膜样片从石英管取出并置于氢氟酸与水配比为1:10的缓冲氢氟酸溶液中去除窗口之外的Si02。步骤9:在碳膜样片上淀积Ni膜，如图2 (f)。去除SiO2后的碳膜置于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Si样片上沉积一层300nm厚的Ni膜。步骤10:重构成石墨烯，如图2 (g)。(10.1)将沉积有Ni膜的碳膜样片置于流速为90sCCm的Ar气中，在温度为1100°C下退火15分钟，使碳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；(10.2)将石墨烯样片置于HCl和CuSO4混合溶液中以去除Ni膜。步骤11:淀积金属接触层,如图2 (h)。(11.1)在已形成侧栅晶体管侧栅极、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,厚度为5nm ；(11.2)利用电子束蒸发的方法淀积金属Au,厚度为IOOnm;步骤12:光刻形成金属接触，如图2 (i)。(12.1)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 ；(12.2)按照侧栅石墨烯晶体管的侧栅极、源极、漏极的金属接触图形制成光刻版；(12.3)用电子束对PMMA曝光，将光刻版上图形转移到金属接触层上，再以氧气为刻蚀气体采用RIE法刻蚀金属接触层。步骤13: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和图5，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:去除样品表面污染物，如图4 (a)。对8英寸的Si衬底基片进行表面清洁处理，即先使用ΝΗ40Η+Η202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；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:生长碳化层。将Si衬底基片放入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，将反应室温度升至碳化温度1050°C，然后向反应室通入流量为30sCCm的C3H8，在Si衬底上生长一层碳化层，生长时间为7min。步骤三:在碳化层上生长3C_SiC薄膜，如图4 (b)。将反应室温度迅速升至生长温度1200°C，通入流量分别为25sccm和50sccm的SiH4和C3H8,进行3C-SiC薄膜异质外延生长，生长时间为45min ;然后在H2保护下逐步降温至室温，完成3C-SiC薄膜的生长。步骤四:在生长好的3C_SiC薄膜表面淀积一层SiO2，如图4 (C)。将生长好的3C_SiC薄膜样片放入PECVD系统内，将系统内部压力调为3.0PaJf频功率调为100W，温度调为150°C ;向系统内通入流速分别为30sccm、60sccm和200sccm的SiH4、N2O和N2,持续75min，使SiH4和N2O发生反应，从而在3C_SiC样片表面淀积一层0.8μπι厚的SiO2掩膜层。 步骤五:在SiO2掩膜层上刻出侧栅图形窗口，如图4 (d)。按照图5所示的侧栅石墨烯晶体管的侧栅极G、源极S、漏极D和导电沟道位置制作成光刻版；在3102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 ；用电子束对PMMA曝光，电子加速电压为100kV，曝光强度为8500 μ 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3C-SiC，形成侧栅石墨烯晶体管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道的图形窗口。步骤六:将光刻出图形窗口的样片装入石英管，并排气加热。将光刻出图形窗口的样片置于石英管I中，把石英管置于电阻炉2中；从进气口 3向石英管中通入流速为80SCCm的Ar气，对石英管进行10分钟排空，气体从出气口 4排出；再打开电阻炉电源开关，对石英管加热至1000°C。步骤七:3C_SiC与Cl2反应生成碳膜，如图4 (e)。向石英管通入流速分别为97sccm和3sccm的Ar气和Cl2气，持续4分钟,使Cl2与裸露的3C-SiC反应，生成碳膜。步骤八:与实施例1的步骤8相同。步骤九:在碳膜样片上淀积Ni膜，如图4 Cf).
去除SiO2后的碳膜置于电子束蒸发镀膜机中的载玻片上，载玻片到靶材的距离调为50cm，将反应室压强抽至5 X 10_4Pa，调节束流为40mA，蒸发15min，在Si样片上沉积一层400nm厚的Ni膜。步骤十:重构成石墨烯，如图4 (g)。将沉积有Ni膜的碳膜样片置于流速为55sCCm的Ar气中，在温度为1000°C下退火20分钟，使碳膜在窗口位置重构成连续的侧栅石墨烯图形；将石墨烯样片置于HCl和CuSO4混合溶液中以去除Ni膜。
步骤^--:淀积金属接触层，如图4 (h)。在已刻蚀出侧栅晶体管形状的石墨烯样片上用电子束蒸发的方法淀积金属Pd/Au层，厚度分别为5nm、100nm。步骤十二:光刻形成金属接触，如图4 (i)。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 ;按照侧栅石墨烯晶体管的侧栅极、源极、漏极的金属接触图形制成光刻版；用电子束对PMMA曝光，将光刻版上图形转移到金属层上；再利用RIE法刻蚀金属层，反应气体为氧气，形成侧栅石墨烯的侧栅极、源极、漏极金属接触。步骤十三:将制作好的样品置于丙酮溶液中浸泡10分钟，取出后烘干，获得侧栅石墨稀晶体管。实施例3参照图2和图3，本发明制作连接型侧栅石墨烯晶体管的步骤如下:步骤A:如图2 (a)，对12英寸的Si衬底基片进行表面清洁处理，即先使用ΝΗ40Η+Η202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；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B:将Si衬底基片放入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，将反应室温度升至1200°C，然后向反应室通入流量为30sCCm的C3H8，在Si衬底上生长一层碳化层，生长时间为5min。步骤C:如图2 (b)，将反应室温度迅速升至1300°C，通入流量分别为30sccm和60sccm的SiH4和C3H8,进行3C_SiC薄膜异质外延生长，生长时间为60min ;然后在H2保护下逐步降温至室温，完成3C-SiC薄膜的生长。步骤D:如图2 (C)将生长好的3C_SiC薄膜样片放入PECVD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系统内通入SiH4、N20和N2三种气体，其中速为30sccm，N2O流速为60sccm，N2流速为200sccm的，使SiH4和N2O反应lOOmin，从而在3C-SiC薄膜表面淀积一层I μ m厚的SiO2掩膜层。步骤E:如图2 (d)，按照如图3所示侧栅晶体管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道图形制成光刻版；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 ;用电子束对PMMA曝光，电子加速电压为IOOkV,曝光强度为9000 μ C/cm2，将光刻版上的图形转移到SiO2掩膜上；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3C-SiC，形成侧栅石墨烯晶体管的图形窗口。步骤F:将形成图形窗口的样片装入石英管I中，把石英管置于电阻炉2中；从进气口 3向石英管中通入流速为80SCCm的Ar气，对石英管进行10分钟排空，使气体从出气口 4排出；打开电阻炉电源开关，对石英管加热至1100°C。步骤G:如图2 (e),向石英管通入流速分别为95sccm和5sccm的Ar气和Cl2气，持续3分钟，使Cl2与裸露的3C-SiC反应，生成与侧栅石墨烯晶体管侧栅极、源极、漏极和导电沟道图形相同的碳膜。 步骤H:与实施例1的步骤8相同。步骤1:如图2 (f)，将去除SiO2后的碳膜置于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，反应室压强5X10_4Pa，调节束流为40mA，蒸发20min，在Si样片上沉积一层500nm厚的Ni膜。步骤J:如图2 (g)，将沉积有Ni膜的碳膜样片置于流速为30sCCm的Ar气中，在温度为900°C下退火30分钟，使碳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。步骤K:如图2(h)，在已形成侧栅晶体管侧栅极、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，厚度为5nm ;利用电子束蒸发的方法淀积金属Au，厚度为lOOnm。步骤L:如图2 (i)，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 ;按照侧栅石墨烯晶体管的侧栅极、源极、漏极的金属接触图形制成光刻版；用电子束对PMMA曝光，将光刻版上图形转移到金属接触层上，再利用RIE法刻蚀金属接触层，刻蚀气体为氧气。步骤M: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°C -1200°C，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0.5-1 μ m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°C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°C； (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°C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°C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。
2.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(2)中生长碳化层的工艺条件为:反应室温度为900°C -1200°C，反应气体C3H8流量为30sccm，反应时间5-lOmin。
3.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(3)通入的SiH4和C3H8，其流量分别为20-30sccm和40_60sccm。
4.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(4)中利用PECVD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30-100min。
5.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(5)中电子束曝光丙烯酸树脂PMMA层，其电子加速电压100kV，曝光强度为 8000-9000 μ C/cm2。
6.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(7)通入的Ar气和Cl2气，其流速分别为95-98sccm和5_2sccm。
7.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(10)退火时Ar气的流速为30-90sccm。
8.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(11)中电子束蒸发淀积金属接触Pd/Au层时， 金属Pd层厚度为5nm, 金属Au层厚度为lOOnm 。
9.根据权利要求1所述的基于Ni膜退火和氯气反应的侧栅石墨烯晶体管制备方法，其特征在于所述步骤(12)中的RIE法刻蚀金属接触层，其工艺条件是:功率为100W，氧气流量为20sccm，刻蚀时间为60s。
全文摘要
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。
文档编号H01L29/786GK103165470SQ20131003982
公开日2013年6月19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, 张克基, 张玉明, 雷天民, 邓鹏飞 申请人:西安电子科技大学