專利名稱：一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯作為一種新型的電子功能材料，由于具有獨(dú)特的物理結(jié)構(gòu)及優(yōu)異的電學(xué)性能，成為當(dāng)今微電子材料的研究熱點(diǎn)。石墨烯是由碳六元環(huán)組成的二維周期蜂窩狀點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最薄的材料。其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械強(qiáng)度大，具有較好的熱導(dǎo)率。最重要的是，其擁有優(yōu)異的電學(xué)特性，如極高的載流子遷移率，較高的電流飽和速度及較大臨界電流密度等，使它在微電子領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。在不遠(yuǎn)的將來(lái)，石墨烯將作為替代硅的優(yōu)選材料，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)CMOS工藝，制作石墨烯基場(chǎng)效應(yīng)管，其較大的電子遷移率有利于 提聞電路的截至頻率，從而應(yīng)用于聞?lì)l領(lǐng)域和超大規(guī)1旲集成電路。 但是在石墨烯基場(chǎng)效應(yīng)器件的工藝集成過(guò)程中，由于微電子領(lǐng)域的按比例縮小原貝U，隨著超大規(guī)模集成電路(ULSI)的集成度越來(lái)越高，其核心器件CMOS場(chǎng)效應(yīng)晶體管的特征尺寸(柵厚和柵寬)將日益縮小，這對(duì)一直占統(tǒng)治地位的SiO2柵介質(zhì)提出了挑戰(zhàn)，即當(dāng)SiO2介質(zhì)層的厚度減小到原子尺寸時(shí)，由量子隧道效應(yīng)所導(dǎo)致的漏電流變得不可忽視，SiO2將失去介電特性，因此必須尋找新的高介電常數(shù)(高k)材料代替它。采用高k電介質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的SiO2電介質(zhì),就可以在保持相同電容密度的情況下增大電介質(zhì)層的厚度。在眾多的電介質(zhì)材料中，Al2O3薄膜由于具有較高的介電常數(shù)，以及其優(yōu)異的整體性質(zhì)而脫穎而出。但是作為柵介質(zhì)材料，通常會(huì)在氧化物與石墨烯的界面處容易產(chǎn)生電荷陷阱及缺陷，另一方面，柵介質(zhì)材料的表面粗糙度也會(huì)對(duì)石墨烯中載流子造成散射，導(dǎo)致石墨烯中本征載流子遷移率降低，從而降低石墨烯器件的性能。因此，如何解決石墨烯中固有載流子遷移率低的問(wèn)題是本領(lǐng)域技術(shù)人員需要解決的課題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中石墨烯固有載流子遷移率低的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其至少包括步驟I)提供一襯底，刻蝕所述襯底形成柵電極溝槽；2)在所述襯底表面沉積金屬Al材料，并使所述金屬Al材料填充于所述柵電極溝槽；3)采用拋光工藝拋除所述柵電極溝槽外的金屬Al材料，使所述襯底表面與柵電極溝槽內(nèi)金屬Al材料表面齊平，所述溝槽內(nèi)的金屬Al材料為柵電極；4)通入O2使所述金屬Al材料表面氧化，形成致密的Al2O3介電薄膜層，刻蝕所述Al2O3介電薄膜層,露出部分金屬Al作為柵電極接觸；5)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝在步驟4)的結(jié)構(gòu)表面制備BN薄膜層，刻蝕所述BN薄膜層，露出柵電極；6)在所述BN薄膜層表面形成石墨烯，刻蝕所述石墨烯形成導(dǎo)電溝道。7 )在所述石墨烯表面制備形成源電極和漏電極，形成基于Al2O3-BN新型柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)，其中，所述源電極和漏電極分別與石墨烯電性連接。優(yōu)選地，在步驟I)中包括襯底的清洗步驟。
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優(yōu)選地，在步驟6)包括有石墨烯生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移工藝，包括采用化學(xué)氣相沉積工藝在一拋光的基底上生長(zhǎng)單層石墨烯；
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在所述石墨烯上均勻涂覆聚合膠，將具有所述石墨烯和聚合膠的基底放入溶液中，腐蝕掉基底后轉(zhuǎn)移附著有聚合膠的石墨烯至所述BN薄膜層表面，丙酮去除聚合膠并進(jìn)行退火處理。優(yōu)選地，所述基底包括Cu、Ni或Pt片。優(yōu)選地，所述Al2O3介電薄膜層和BN薄膜層共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述BN薄膜為立方微晶結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述Al2O3介電薄膜層的厚度為flOnm。優(yōu)選地，氧化形成所述Al2O3介電薄膜層的溫度為低于400°C。優(yōu)選地，所述柵電極包括單柵、雙柵或多柵結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供一種基于新型柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其至少包括襯底，具有柵電極溝槽；柵電極，形成于所述柵電極溝槽中；Al2O3介電薄膜層，位于所述柵電極溝槽中的柵電極表面，且Al2O3介電薄膜層表面與襯底表面齊平；BN薄膜層，覆蓋于所述Al2O3介電薄膜層和襯底表面；石墨烯，形成于所述BN薄膜層的上方；源電極和漏電極，設(shè)置在所述石墨烯的上方，所述源電極和漏電極分別與石墨烯電性連接。優(yōu)選地，所述Al2O3介電薄膜層和BN薄膜層共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述BN薄膜為立方微晶結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，所述Al2O3介電薄膜層的厚度為I 10nm。優(yōu)選地，所述柵電極包括單柵、雙柵或多柵結(jié)構(gòu)。如上所述，本發(fā)明的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件及其制備方法，具有以下有益效果采用金屬柵電極-柵氧化物一體化的制備工藝步驟，制備了 Al柵電極及柵氧化物Al2O3,形成的Al2O3柵介質(zhì)薄膜質(zhì)量好、介電性能高，能有效利用石墨烯中固有載流子的遷移率；另外，制備的BN薄膜與Al2O3薄膜共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)，BN薄膜具有較好的絕緣性、導(dǎo)熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，可極大地降低石墨烯和Al2O3界面之間產(chǎn)生的電荷陷阱及缺陷，從而保持石墨烯較高的載流子遷移率。


圖f IOa顯示為本發(fā)明的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備工藝流程不意圖。其中，圖I為本發(fā)明襯底結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為襯底上柵電極溝槽形成后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為襯底表面沉積金屬Al材料后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4a為拋光柵電極溝槽外金屬Al材料后的結(jié)構(gòu)的主視圖。圖4b為拋光柵電極溝槽外金屬Al材料后的結(jié)構(gòu)的俯視圖。
圖5a為形成Al2O3薄膜并刻蝕后的結(jié)構(gòu)的主視圖。圖5b為形成Al2O3薄膜后的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖5c為刻蝕Al2O3露出柵電極后的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖6為生長(zhǎng)BN薄膜后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7a為BN薄膜刻蝕后的結(jié)構(gòu)的主視圖。圖7b為BN薄膜刻蝕后的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖8為石墨烯轉(zhuǎn)移后的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9a為石墨烯刻蝕后的結(jié)構(gòu)的主視圖。圖9b為石墨烯刻蝕后的結(jié)構(gòu)的俯視圖。圖IOa為源、漏電極形成后的結(jié)構(gòu)的主視圖。圖IOb為源、漏電極形成后的結(jié)構(gòu)的俯視圖。元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
1襯底
11柵電極溝槽
2金屬Al材料
3柵電極
4Al2O3介電薄膜層
5BN薄膜層
6石墨烯
7源電極
8漏電極
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)特定的具體實(shí)例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說(shuō)明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過(guò)另外不同的具體實(shí)施方式
加以實(shí)施或應(yīng)用，本說(shuō)明書中的各項(xiàng)細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒(méi)有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
請(qǐng)參閱附圖。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說(shuō)明本發(fā)明的基本構(gòu)想，遂圖式中僅顯示與本發(fā)明中有關(guān)的組件而非按照實(shí)際實(shí)施時(shí)的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時(shí)各組件的型態(tài)、數(shù)量及比例可為一種隨意的改變，且其組件布局型態(tài)也可能更為復(fù)雜。本發(fā)明提供一種柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其包括柵電極的制備工藝、新型柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的制備工藝、石墨烯的制備工藝及轉(zhuǎn)移工藝、石墨烯的刻蝕工藝以及源電極和漏電極的制備工藝。其具體包括如下步驟( I)提供一襯底I，刻蝕所述襯底I形成柵電極溝槽11。請(qǐng)參閱圖I和圖2。具體的，采用EBL電子束曝光系統(tǒng)將柵電極及對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記圖形轉(zhuǎn)移到襯底上1，隨后采用反應(yīng)離子系統(tǒng)刻蝕襯底1，形成具有柵電極及對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記結(jié)構(gòu)的溝槽11。對(duì)準(zhǔn)標(biāo)記工藝屬于本領(lǐng)域的公知常識(shí)，在此不再贅述。所述襯底I包括但不限于Si、SiO2、Si02/Si、GaAs等，本實(shí)施例中，優(yōu)選為Si02/Si 襯底。在此步驟中還包括襯底I的清洗步驟，本實(shí)施例中采用標(biāo)準(zhǔn)RCA工藝清洗所述SiO2/Si襯底。(2)在所述襯底I表面沉積金屬Al材料2，并使所述金屬Al材料2填充于所述柵電極溝槽11。沉積金屬薄膜的方式包括濺射系統(tǒng)、熱蒸發(fā)或者電子束蒸發(fā)等，本實(shí)施例優(yōu)選為采用濺射工藝沉積金屬Al材料2，如圖3所示。(3)采用拋光工藝拋除所述柵電極溝槽11外的金屬Al材料2，使所述襯底I表面與柵電極溝槽11內(nèi)金屬Al材料2表面齊平，所述溝槽11內(nèi)的金屬Al材料2為柵電極3。所述柵電極3可以是單柵、雙柵或多柵。作為一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施例采用雙柵電極，如圖4a和4b所示。(4)通入O2使所述金屬Al材料2表面氧化,形成致密的Al2O3介電薄膜層4,刻蝕所述Al2O3介電薄膜層4，露出部分金屬Al作為柵電極3接觸。請(qǐng)參閱圖5a、5b，首先采用通入使金屬Al表面自然氧化的方法，獲得氧化層Al2O3作為柵介電薄膜，所形成的氧化物具有高介電常數(shù)且結(jié)構(gòu)致密均勻。所述Al2O3介電薄膜層4的厚度為flOnm，在400°C以下即可形成具有較好質(zhì)量的Al2O3介電薄膜4。接著采用圖形化技術(shù)EBL或者光刻在Al2O3介電薄膜層4上形成刻蝕窗口，并采用干法或濕法刻蝕工藝對(duì)Al2O3介電薄膜層4進(jìn)行刻蝕，露出部分金屬Al作為柵接觸電極3，如圖5c所示。(5)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝在步驟4)的結(jié)構(gòu)表面制備BN薄膜層5，刻蝕所述BN薄膜層5，露出柵電極4。如圖6、7a、7b所示，采用PECVD的方法制備BN薄膜層5，然后采用圖形化技術(shù)EBL或者光刻在BN薄膜層5上形成刻蝕窗口，并采用離子束刻蝕系統(tǒng)刻蝕BN薄膜層5，露出部分柵接觸電極3。所述BN薄膜層5為立方BN薄膜，以立方BN微晶為主。所述BN薄膜層5與步驟(3)中氧化形成的Al2O3介電薄膜層4共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)。(6)在所述BN薄膜層5表面形成石墨烯6，刻蝕所述石墨烯6形成導(dǎo)電溝道。本實(shí)施例中，所述石墨烯6制備及轉(zhuǎn)移工藝的具體實(shí)施方案為采用化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝在一拋光的基底上生長(zhǎng)單層高質(zhì)量石墨烯6，所述基底包括但不限于Cu、Ni或Pt片；在所述石墨烯6上均勻涂覆聚合膠，將具有所述石墨烯6和聚合膠的基底放入FeCl3溶液中，腐蝕掉基底后轉(zhuǎn)移附著有聚合膠的石墨烯6至所述BN薄膜層5表面，丙酮去除聚合膠并進(jìn)行退火處理，形成所述石墨烯6后的器件結(jié)構(gòu)如圖8所示。 所述石墨烯6刻蝕工藝，其目的在于定義石墨烯6器件的有效區(qū)域，形成器件導(dǎo)電溝道，請(qǐng)參閱圖9a和9b所示，石墨烯6刻蝕圖形化的具體實(shí)施方案為采用光刻將石墨烯6版圖結(jié)構(gòu)圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠上，形成刻蝕窗口 ；通過(guò)RIE反應(yīng)離子刻蝕系統(tǒng)，刻蝕掉沒(méi)有被光刻膠保護(hù)的石墨烯6材料；丙酮去膠，形成石墨烯6導(dǎo)電溝道的有效區(qū)域。(7)在所述石墨烯6表面制備形成源電極7和漏電極8，形成基于Al2O3-BN新型柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯6場(chǎng)效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)，其中，所述源電極7和漏電極8分別與石墨烯6電性連接。所述源電極7和漏電極8區(qū)域的定義，其目的在于實(shí)現(xiàn)源電極7和漏電極8金屬接觸，請(qǐng)參閱圖IOa和10b，其具體實(shí)施方案為采用EBL自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)曝光系統(tǒng)，在石墨烯6圖 形陣列上實(shí)現(xiàn)源電極7和漏電極8圖形陣列精確對(duì)準(zhǔn)，隨后沉積金屬并剝離去膠，形成源電極7和漏電極8。以上涉及到的圖形化工藝步驟，其特征在于光刻及EBL曝光的圖形均為陣列化的圖形，可以在一次流片的過(guò)程中制備多個(gè)石墨烯6場(chǎng)效應(yīng)管的陣列，便于大規(guī)模石墨烯基的集成電路的制造。由上可見，所制備形成的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件至少包括具有柵電極溝槽11的襯底I ;形成于所述柵電極溝槽11中的柵電極3 ;A1203介電薄膜層4，位于所述柵電極溝槽11中的柵電極3表面，且Al2O3介電薄膜層4表面與襯底I表面齊平；覆蓋于所述Al2O3介電薄膜層4和襯底I表面的BN薄膜層5 ;形成于所述BN薄膜層5上方的石墨烯6 ；設(shè)置在所述石墨烯6上方的源電極7和漏電極8，所述源電極7和漏電極8分別與石墨烯6電性連接。綜上所述，本發(fā)明提供一種柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件極其制備方法，采用金屬柵電極-柵氧化物一體化的制備工藝步驟，制備了 Al柵電極及柵氧化物Al2O3,自然氧化形成的Al2O3柵介質(zhì)薄膜質(zhì)量好、介電性能高，能有效利用石墨烯中固有載流子的遷移率；另外，制備的BN薄膜與Al2O3薄膜共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)，BN薄膜具有較好的絕緣性、導(dǎo)熱性和化學(xué)穩(wěn)定性，其表面粗糙度極小，采用BN作為柵氧化層與石墨烯間的緩沖層，可極大地降低石墨烯和Al2O3界面之間產(chǎn)生的電荷雜質(zhì)及缺陷，并降低柵介質(zhì)薄膜表面粗糙度引起的石墨烯中載流子的散射，從而保持石墨烯較高的載流子遷移率，同時(shí)BN良好的絕緣性可以防止柵電極漏電流的產(chǎn)生。本發(fā)明提供的制備方法與傳統(tǒng)CMOS制造工藝兼容，簡(jiǎn)化了器件的制備工藝，有利于提高器件的性能。該發(fā)明適用于石墨烯基電子器件及大規(guī)模碳基集成電路的加工制造工藝。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
1.一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于，所述制備方法至少包括 1)提供一襯底，刻蝕所述襯底形成柵電極溝槽； 2)在所述襯底表面沉積金屬Al材料，并使所述金屬Al材料填充于所述柵電極溝槽； 3)采用拋光工藝拋除所述柵電極溝槽外的金屬Al材料，使所述襯底表面與柵電極溝槽內(nèi)金屬Al材料表面齊平，所述溝槽內(nèi)的金屬Al材料為柵電極； 4)通入O2使所述金屬Al材料表面氧化，形成致密的Al2O3介電薄膜層，刻蝕所述Al2O3介電薄膜層，露出部分金屬Al作為柵電極接觸； 5)采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝在步驟4)的結(jié)構(gòu)表面制備BN薄膜層，刻蝕所述BN薄膜層，露出柵電極； 6)在所述BN薄膜層表面形成石墨烯，刻蝕所述石墨烯形成導(dǎo)電溝道。
7 )在所述石墨烯表面制備形成源電極和漏電極，形成基于Al2O3-BN新型柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件結(jié)構(gòu)，其中，所述源電極和漏電極分別與石墨烯電性連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于在步驟I)中包括襯底的清洗步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于，在步驟6)包括有石墨烯生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移工藝，包括 采用化學(xué)氣相沉積工藝在一拋光的基底上生長(zhǎng)單層石墨烯； 在所述石墨烯上均勻涂覆聚合膠，將具有所述石墨烯和聚合膠的基底放入溶液中，腐蝕掉基底后轉(zhuǎn)移附著有聚合膠的石墨烯至所述BN薄膜層表面，丙酮去除聚合膠并進(jìn)行退火處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于所述基底包括Cu、Ni或Pt片。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于所述Al2O3介電薄膜層和BN薄膜層共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于所述BN薄膜為立方微晶結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于所述Al2O3介電薄膜層的厚度為f 10nm。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于氧化形成所述Al2O3介電薄膜層的溫度為低于400°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件的制備方法，其特征在于所述柵電極包括單柵、雙柵或多柵結(jié)構(gòu)。
10.一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述場(chǎng)效應(yīng)器件至少包括: 襯底，具有柵電極溝槽； 柵電極，形成于所述柵電極溝槽中； Al2O3介電薄膜層，位于所述柵電極溝槽中的柵電極表面，且Al2O3介電薄膜層表面與襯底表面齊平；BN薄膜層，覆蓋于所述Al2O3介電薄膜層和襯底表面； 石墨烯，形成于所述BN薄膜層的上方； 源電極和漏電極，設(shè)置在所述石墨烯的上方，所述源電極和漏電極分別與石墨烯電性連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述Al2O3介電薄膜層和BN薄膜層共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述BN薄膜為立方微晶結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述Al2O3介電薄膜層的厚度為flOnm。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件，其特征在于所述柵電極包括單柵、雙柵或多柵結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件及其制備方法，該石墨烯場(chǎng)效應(yīng)器件包括具有柵電極溝槽的襯底；形成于所述柵電極溝槽中的柵電極；Al2O3介電薄膜層，位于所述柵電極溝槽中的柵電極表面，且Al2O3介電薄膜層表面與襯底表面齊平；覆蓋于所述Al2O3介電薄膜層和襯底表面的BN薄膜層；形成于所述BN薄膜層上方的石墨烯；設(shè)置在所述石墨烯上方的源電極和漏電極，所述源電極和漏電極分別與石墨烯電性連接。本發(fā)明制備的BN薄膜層與Al2O3介電薄膜層共同構(gòu)成新型的柵介質(zhì)結(jié)構(gòu)，有效保持了石墨烯中固有載流子的高遷移率，增強(qiáng)柵極的場(chǎng)效應(yīng)作用，適用于石墨烯基高射頻器件及碳基大規(guī)模集成電路制造領(lǐng)域。
文檔編號(hào)H01L29/51GK102931057SQ20121046174
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月16日
發(fā)明者王浩敏, 謝紅, 孫秋娟, 康曉旭, 劉曉宇, 謝曉明 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所