一種降低石墨烯與電極接觸電阻的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，包括步驟：首先，提供襯底，在所述襯底上形成石墨烯；然后，在所述石墨烯表面形成暴露出石墨烯兩端的邊緣的BN薄膜，；接著，定義源、漏電極區(qū)域，形成金屬催化層，并在氫氣氣氛中進(jìn)行退火，使所述金屬催化層團(tuán)聚形成催化顆粒，所述氫氣沿著所述催化顆粒的邊緣與石墨烯及BN反應(yīng)，在石墨烯及BN表面形成鋸齒狀結(jié)構(gòu)的孔洞；形成源、漏金屬電極、柵介質(zhì)層以及柵極。本發(fā)明采用金屬催化層刻蝕石墨烯，在氫氣氛圍下退火的過程中，金屬催化層團(tuán)聚形成小的顆粒，氫氣沿著顆粒的邊緣刻蝕BN/石墨烯表面，形成具有Zigzag邊緣結(jié)構(gòu)的孔洞，并能與隨后沉積的源、漏金屬電極形成極強(qiáng)的化學(xué)鍵，使金屬電極與石墨烯接觸更好。
【專利說明】一種降低石墨烯與電極接觸電阻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電子【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種降低石墨烯與電極接觸電阻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯自問世以來，其優(yōu)異的電學(xué)特性如極高的電子遷移率，導(dǎo)熱性強(qiáng)，導(dǎo)電率高，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電子遷移速度快，引起了人們的廣泛關(guān)注，有望被用于制造新一代高性能電子學(xué)器件。然而，基于石墨烯器件的研究中，發(fā)現(xiàn)測試得到的電學(xué)性能與理論值相差甚遠(yuǎn)。其中石墨烯-金屬接觸電阻成為影響石墨烯晶體管性能的最重要的因素。目前，已有報道用各種不同的方法來減小石墨烯與金屬之間的電極接觸電阻，最常用的方法為對在進(jìn)行金屬化之前對石墨烯進(jìn)行后退火處理，研究表明退火雖然能去除石墨烯表面的污染，對電極接觸電阻的影響并不大?；蛘卟捎迷恿呙杼幚?，紫外/臭氧(UVO)處理，等離子體處理等方法，然而這些方法不僅費(fèi)時而且會破壞石墨烯結(jié)構(gòu)。實(shí)驗證明，僅僅通過去除石墨烯表面的殘留光刻膠并不能有效降低石墨烯金屬的接觸電阻。而通過電子束曝光或者氧等離子體處理再退火的方法，能在石墨烯中邊緣缺陷，隨后沉積金屬，形成”無接觸”的石墨烯一金屬接觸界面，能有效降低石墨烯器件的接觸電阻。然而如果不退火，沿著石墨烯被刻蝕的邊緣會形成無序非晶的結(jié)構(gòu)，石墨烯與金屬的接觸面積也將變小。
[0003]而本文將采用一種更簡便的方法有效的降低石墨烯器件的電極接觸電阻，即采用金屬催化刻蝕石墨烯，隨后在氫氣氛圍中退火石墨烯中會形成具有Zigzag邊界孔洞，再沉積金屬可以獲得較小的石墨烯金屬接觸電阻。本發(fā)明與CMOS制造工藝兼容，可以應(yīng)用于石墨烯納米電子器件的制作及并有希望應(yīng)用于石墨烯基集成電路中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]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降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中石墨烯與金屬電極之間的接觸電阻大的問題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，所述方法至少包括以下步驟:
[0006]I)提供一襯底，在所述襯底上形成石墨烯；
[0007]2)在所述石墨烯表面形成BN薄膜，所述BN薄膜暴露出石墨烯兩端的邊緣；
[0008]3)圖形化定義包含暴露的石墨烯邊緣及部分BN薄膜的源、漏電極區(qū)域，在所述源、漏電極區(qū)域沉積形成金屬催化層，并在氫氣氣氛中進(jìn)行退火，使所述金屬催化層團(tuán)聚形成催化顆粒，在催化顆粒的催化作用下，所述氫氣沿著所述催化顆粒的邊緣與石墨烯及BN薄膜反應(yīng)，在石墨烯及BN薄膜表面形成鋸齒狀結(jié)構(gòu)的孔洞；
[0009]4)在所述源、漏電極區(qū)域沉積金屬形成源、漏金屬電極，所述源、漏金屬電極填充并覆蓋所述孔洞中，與所述石墨烯形成接觸；
[0010]5)在所述金屬電極之間石墨烯及BN薄膜上形成柵介質(zhì)層，并在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。
[0011]優(yōu)選地，所述步驟I)中的襯底材料為S1、SiO2, Si02/S1、GaAs或者GaN中的任意一種。
[0012]優(yōu)選地，所述步驟I)中采用機(jī)械剝離或者化學(xué)氣相沉積生長轉(zhuǎn)移的方法獲得石墨烯薄膜，再采用光刻或電子束曝光定義石墨烯刻蝕圖形，最后采用反應(yīng)離子束刻蝕方法通過氧等離子體刻蝕石墨烯薄膜形成步驟I)中所需的帶狀石墨烯。
[0013]優(yōu)選地，所述步驟2)中的BN薄膜為機(jī)械剝離獲得，再轉(zhuǎn)移至步驟I)所述的結(jié)構(gòu)上；所述BN薄膜的厚度為10?30nm。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟2)中露出的石墨烯邊緣寬度為I?2個原子層深度。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟3)中沉積形成的金屬催化層的厚度為I?10nm。
[0016]優(yōu)選地，所述金屬催化層為鎳、金、鉻、銅、鉬中的任意一種。
[0017]優(yōu)選地,所述步驟3)的退火過程中還包括通入気氣,采用150?250sccm流量的IS氫混合氣氛進(jìn)行退火，其中，Ar和H2流量比為1.8:1?2:1,退火溫度為200?600°C,退火時間范圍為10?30min。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟4)中的源、漏金屬電極的厚度為30?lOOnm。
[0019]優(yōu)選地，所述源、漏金屬電極材料為鎳。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟5)中采用原子層沉積的方法生長形成所述柵介質(zhì)層。
[0021]優(yōu)選地,形成的所述柵介質(zhì)層為Al2O3,柵介質(zhì)層的厚度為10?50nm。
[0022]優(yōu)選地，在所述步驟5)之后，還包括分別在所述源、漏金屬電極以及柵電極上形成接觸電極的步驟。
[0023]如上所述，本發(fā)明的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，包括步驟:首先，提供一襯底，在所述襯底上形成石墨烯；然后，在所述石墨烯表面形成BN薄膜，所述BN薄膜暴露出石墨烯兩端的邊緣；接著，圖形化定義包括暴露的石墨烯邊緣及部分BN薄膜的源、漏電極區(qū)域，在所述源、漏電極區(qū)域沉積形成金屬催化層，并在氫氣氣氛中進(jìn)行退火，使所述金屬催化層團(tuán)聚形成催化顆粒，在催化顆粒的催化作用下，所述氫氣沿著所述催化顆粒的邊緣與石墨烯及BN薄膜反應(yīng)，在石墨烯及BN薄膜表面形成鋸齒狀結(jié)構(gòu)的孔洞；接著在所述源、漏電極區(qū)域沉積形成源、漏金屬電極；最后在所述金屬電極之間石墨烯及BN薄膜上形成柵介質(zhì)層，并在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。本發(fā)明采用金屬催化層刻蝕石墨烯:在氫氣氛圍下退火的過程中，金屬催化層團(tuán)聚形成小的顆粒，氫氣沿著鎳顆粒的邊緣開始刻蝕BN/石墨烯表面,形成具有Zigzag邊緣結(jié)構(gòu)的三角形或者六角形的孔洞。而BN/石墨烯被刻蝕的孔洞數(shù)量取決于所沉積的薄層鎳薄膜的厚度，鎳厚度越薄，刻蝕所形成的石墨烯孔洞越多。金屬催化層刻蝕工藝使得石墨烯表面形成的無缺陷的具有Zigzag結(jié)構(gòu)的孔洞邊緣，并能與隨后沉積的源、漏金屬電極形成極強(qiáng)的化學(xué)鍵，使得金屬電極與石墨烯接觸更好。本發(fā)明所得到的金屬電極無需另外在退火，石墨烯金屬接觸電阻也將極大的降低，能夠獲得較高的載流子遷移率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1顯示為本發(fā)明降低石墨烯與電極接觸電阻的方法流程示意圖。
[0025]圖2a為本發(fā)明的襯底立體示意圖。[0026] 圖2b為本發(fā)明的襯底剖視圖。
[0027]圖3a為襯底上形成石墨烯的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0028]圖3b為襯底上形成石墨烯的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0029]圖4a為石墨烯被刻蝕的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0030]圖4b為石墨烯被刻蝕的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0031]圖5a為襯底上形成BN薄膜的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0032]圖5b為襯底上形成BN薄膜的剖視圖。
[0033]圖6a為刻蝕BN薄膜后的結(jié)構(gòu)立體示意圖。
[0034]圖6b為刻蝕BN薄膜后的結(jié)構(gòu)剖視圖。
[0035]圖7a在S/D區(qū)域形成薄層金屬催化層的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0036]圖7b在S/D區(qū)域形成薄層金屬催化層的剖視圖。
[0037]圖8為襯底結(jié)構(gòu)退火后結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0038]圖9為S/D區(qū)域沉積厚層金屬鎳電極的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0039]圖10為ALD生長柵介質(zhì)層的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0040]圖11為在柵介質(zhì)層上生長柵電極的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0041]圖12為刻蝕柵介質(zhì)露出源、漏金屬電極的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0042]圖13為形成S/D/G電極接觸的結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0043]元件標(biāo)號說明
[0044]S1 ~S5 步驟
[0045]I襯底
[0046]2石墨烯
[0047]3BN 薄膜
[0048]4金屬催化鎳薄膜層
[0049]5源、漏金屬電極
[0050]6柵介質(zhì)層
[0051]7柵極
[0052]8接觸電極
【具體實(shí)施方式】
[0053]以下通過特定的具體實(shí)例說明本發(fā)明的實(shí)施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)與功效。本發(fā)明還可以通過另外不同的【具體實(shí)施方式】加以實(shí)施或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)也可以基于不同觀點(diǎn)與應(yīng)用，在沒有背離本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾或改變。
[0054]請參閱附圖。需要說明的是，本實(shí)施例中所提供的圖示僅以示意方式說明本發(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)施時的組件數(shù)目、形狀及尺寸繪制，其實(shí)際實(shí)施時各組件的型態(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。
[0055]本發(fā)明提供一種減低石墨烯與電極接觸電阻的方法，如圖1所示，所述方法至少包括一下步驟:[0056]SI,提供一襯底，在所述襯底上形成石墨??；
[0057]S2，在所述石墨烯表面形成BN薄膜，所述BN薄膜暴露出石墨烯兩端的邊緣；
[0058]S3，圖形化定義包括暴露的石墨烯邊緣及部分BN薄膜的源、漏電極區(qū)域，在所述源、漏電極區(qū)域沉積形成金屬催化層，并在氫氣氣氛中進(jìn)行退火，使所述金屬催化層團(tuán)聚形成催化顆粒，在催化顆粒的催化作用下，所述氫氣沿著所述催化顆粒的邊緣與石墨烯及BN薄膜反應(yīng)，在石墨烯及BN薄膜表面形成鋸齒狀(zigzag)結(jié)構(gòu)的孔洞；
[0059]S4，在所述源、漏電極區(qū)域沉積形成源、漏金屬電極，所述源、漏金屬電極填充于所述孔洞中，與所述石墨烯形成接觸；
[0060]S5，在所述金屬電極之間石墨烯及BN薄膜上形成柵介質(zhì)層，并在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。
[0061]下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法做詳細(xì)的介紹。
[0062]首先執(zhí)行步驟SI，提供一襯底，在所述襯底上形成石墨烯。
[0063]請參閱附圖2a和圖2b，為本發(fā)明提供的襯底1，所述襯底I包括但不限于S1、Si02、Si02/S1、GaAs、GaN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Si02/Si襯底。
[0064]請參閱附圖3a和圖3b，為在所述襯底I表面形成石墨烯2薄膜。其中，石墨烯2薄膜可以通過化學(xué)氣相沉積(CVD)生長轉(zhuǎn)移到所述襯底I上獲得，也可以是直接通過機(jī)械剝離的方法得到。本實(shí)施例優(yōu)選為采用CVD生長轉(zhuǎn)移得到。
[0065]請參閱附圖4a和圖4b，為通過刻蝕所述石墨烯2薄膜形成所需的石墨烯2。具體過程為:通過光刻或者電子束曝光定義石墨烯2的刻蝕圖形，并采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)通過氧等離子體刻蝕石墨烯薄膜形成帶狀結(jié)構(gòu)的石墨烯2。
[0066]之后執(zhí)行步驟S2，在所述石墨烯表面形成BN薄膜，所述BN薄膜暴露出石墨烯兩端的邊緣。
[0067]可以采用機(jī)械剝離法獲得BN薄膜后將獲得的BN薄膜轉(zhuǎn)移至所述襯底，從而在所述襯底I上形成覆蓋所述石墨烯2的BN薄膜3，如圖5a和5b所示。所述BN薄膜3的厚度控制在10?30nm范圍內(nèi)。
[0068]如圖6a和6b所示為刻蝕圖5a和5b中的BN薄膜形成的結(jié)構(gòu)，以使所述BN薄膜3暴露出石墨烯2兩端的邊緣，暴露的石墨烯2邊緣寬度為I?2個原子層深度。具體形成過程為:先后在圖5a和5b獲得的的結(jié)構(gòu)上形成90nm PMMA及90nm氫基硅氧烷HSQ電子束膠作為刻蝕掩模層，經(jīng)過電子束曝光之后，采用ICP刻蝕BN薄膜獲得如圖6a和6b的BN薄膜3結(jié)構(gòu)。由于BN薄膜3晶格與石墨烯2近似且表面較為平整，是良好的絕緣材料，可以隔絕石墨烯表面與金屬電極的直接接觸，使得金屬電極通過后續(xù)金屬催化刻蝕BN/石墨烯后形成的孔洞與刻蝕得到的石墨烯Zigzag邊緣形成金屬接觸。
[0069]接著執(zhí)行步驟S3，圖形化定義包含暴露的石墨烯邊緣及部分BN薄膜的源、漏電極區(qū)域，在所述源、漏電極區(qū)域沉積形成金屬催化層，并在氫氣氣氛中進(jìn)行退火，使所述金屬催化層團(tuán)聚形成催化顆粒，在催化顆粒的催化作用下，所述氫氣沿著所述催化顆粒的邊緣與石墨烯及BN反應(yīng)，在石墨烯表及BN面形成鋸齒狀結(jié)構(gòu)的孔洞。
[0070]形成的金屬催化鎳薄膜層4如圖7a和7b所示。具體地，采用光刻或者電子束曝光定義源、漏電極區(qū)域，并沉積薄層金屬催化鎳薄膜4，隨后剝離去膠。所述源、漏電極區(qū)域包含暴露的石墨烯2邊緣及部分BN薄膜3，因此，沉積的金屬催化鎳薄膜4覆蓋石墨烯2邊緣及部分BN薄膜3。可以采用濺射或者電子束蒸發(fā)沉積金屬催化鎳薄膜4，該薄層金屬催化鎳薄膜4的厚度為I~10nm。本實(shí)施例中金屬催化鎳薄膜4優(yōu)選為2nm左右。
[0071]將圖7a和7b的結(jié)構(gòu)在流量為200sccm的氬氫混合氣氛中進(jìn)行退火，其中，Ar和H2流量比為2:1。退火溫度設(shè)置在200~600°C范圍內(nèi)，退火時間為10~30min。在氫氣退火的過程中，薄層金屬催化鎳薄膜4團(tuán)聚形成小的顆粒，氫氣沿著這些鎳顆粒的邊緣開始刻蝕石墨烯2及BN薄膜3表面，使得BN/石墨烯表面形成具有鋸齒狀(Zigzag)邊緣結(jié)構(gòu)的三角形或者六角形的孔洞，退火后的結(jié)構(gòu)如圖8所示。其中鎳催化刻蝕的機(jī)理為:在鎳
的催化作用下，石墨烯2與氫氣發(fā)生反應(yīng):C(solid)+2?(gas)-CH4(gas) ;BN薄膜3與氫
氣發(fā)生反應(yīng):BN(solid)+H2(gas)-BxHy (Gas)+NH3 (gas)。鎳原子團(tuán)最終形成鑲嵌在石墨
烯2及BN薄膜3中的小島，而石墨烯被刻蝕的孔洞數(shù)量取決于所沉積的薄層鎳催化薄膜的厚度，鎳厚度越薄，刻蝕所形成的石墨烯孔洞越多。鎳催化刻蝕工藝使得石墨烯表面形成的無缺陷的具有Zigzag結(jié)構(gòu)的孔洞邊緣，并能與隨后沉積的厚層鎳薄膜形成極強(qiáng)的化學(xué)鍵。所得到的電極無需另外在退火，石墨烯金屬接觸電阻也將極大的降低。所述的金屬催化材料可以為鎳，金，鉻，鈦，銅，鉬等。本實(shí)施例中，優(yōu)選采用鎳作為金屬催化材料。 [0072]接著執(zhí)行步驟S4，在所述源、漏電極區(qū)域沉積形成源、漏金屬電極，所述源、漏金屬電極填充于所述孔洞中，與所述石墨烯形成接觸。
[0073]具體地，重復(fù)步驟S3中定義源、漏電極區(qū)域的步驟。在定義的源、漏電極區(qū)域中沉積厚層鎳薄膜作為金屬電極材料，剝離去膠得到源、漏金屬電極5，如圖9所示為俯視圖，該源、漏金屬電極5覆蓋在石墨烯2、BN薄膜3表面以及孔洞中，與所述石墨烯2形成接觸。
[0074]由于步驟S3中薄層金屬鎳催化層的催化刻蝕作用，在沉積厚層金屬鎳電極之前，BN/石墨烯表面已經(jīng)被刻蝕形成了具有Zigzag邊緣結(jié)構(gòu)的三角形或者六角形的孔洞，因此，石墨烯2與金屬電極4之間通過軌道雜化能形成極強(qiáng)的化學(xué)鍵，從而使獲得的石墨烯一金屬電極接觸電阻有效降低。同時步驟S2中露出的I~2個原子寬度的石墨烯2邊緣同樣會被刻蝕形成Zigzag結(jié)構(gòu)，可以直接與金屬接觸形成良好的近似一維的電極接觸結(jié)構(gòu)。其中厚層源、漏金屬電極4鎳薄膜的厚度為30~lOOnm。
[0075]再執(zhí)行步驟S5，在所述金屬電極之間石墨烯及BN薄膜上形成柵介質(zhì)層，并在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。
[0076]請參閱附圖10，先采用原子層沉積(ALD)的方法在整個襯底表面生長厚度為10~50nm的柵介質(zhì)層6，該柵介質(zhì)層6將步驟S4獲得的結(jié)構(gòu)表面全部覆蓋，該柵介質(zhì)層6可以是 Al2O3O
[0077]請參閱附圖11，再采用光刻或電子束曝光(EBL)圖形化定義柵電極圖形，沉積金屬Ti/Au在源、漏金屬電極4之間的柵介質(zhì)層上形成柵電極7。
[0078]請參閱附圖12，采用光刻或電子束曝光(EBL)圖形化定義柵介質(zhì)層的刻蝕圖形，刻蝕柵介質(zhì)層6露出源、漏金屬電極4。
[0079]請參閱附圖13，形成源、漏金屬電極4以及柵電極7之后，采用光刻或電子束曝光(EBL)圖形化定義S/D/G電極接觸圖形，沉積金屬Ti/Au，剝離去膠形成S/D/G的接觸電極8，便于后續(xù)器件性能測試。
[0080]綜上所述，本發(fā)明提供一種降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，采用金屬催化刻蝕石墨烯的方法對石墨烯進(jìn)行處理，隨后沉積金屬薄膜形成石墨烯一金屬電極接觸。該方法將石墨烯在氫氣氛圍下退火時，金屬材料會催化刻蝕石墨烯形成了完美的Zigzag結(jié)構(gòu)的孔洞，因此能有效降低石墨烯器件的石墨烯金屬接觸電阻，使得載流子遷移率提高1.5倍。同時器件工藝完成之后可以不用進(jìn)一步再退火。本發(fā)明提供的制備方法與傳統(tǒng)CMOS制造工藝兼容，為石墨烯應(yīng)用于納米電子器件及石墨烯基集成電路提供了良好的解決方案。
[0081]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)利用價值。
[0082]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(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】
1.一種降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于，所述降低石墨烯與電極接觸電阻的方法至少包括步驟: 1)提供一襯底，在所述襯底上形成石墨??； 2)在所述石墨烯表面形成BN薄膜，所述BN薄膜暴露出石墨烯兩端的邊緣； 3)圖形化定義包含暴露的石墨烯邊緣及部分BN薄膜的源、漏電極區(qū)域，在所述源、漏電極區(qū)域沉積形成金屬催化層，并在氫氣氣氛中進(jìn)行退火，使所述金屬催化層團(tuán)聚形成催化顆粒，在催化顆粒的催化作用下，所述氫氣沿著所述催化顆粒的邊緣與石墨烯及BN薄膜反應(yīng)，在石墨烯及BN薄膜表面形成鋸齒狀結(jié)構(gòu)的孔洞； 4)在所述源、漏電極區(qū)域沉積形成源、漏金屬電極，所述源、漏金屬電極填充并覆蓋所述孔洞中，與所述石墨烯形成接觸； 5)在所述金屬電極之間的石墨烯及BN薄膜上形成柵介質(zhì)層，并在所述柵介質(zhì)層上形成柵極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述步驟I)中的襯底材料為S1、Si02、Si02/S1、GaAs或者GaN中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述步驟1)中采用機(jī)械剝離或者化學(xué)氣相沉積生長轉(zhuǎn)移的方法獲得石墨烯薄膜，再采用光刻或電子束曝光定義石墨烯刻蝕圖形 ，最后采用反應(yīng)離子束刻蝕方法通過氧等離子體刻蝕石墨烯薄膜形成步驟I)中所需的帶狀石墨烯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述步驟2)中的BN薄膜為機(jī)械剝離獲得，再轉(zhuǎn)移至步驟I)所述的結(jié)構(gòu)上；所述BN薄膜的厚度為10 ~30nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述步驟2)中露出的石墨烯邊緣寬度為I~2個原子層深度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述步驟3)中沉積形成的金屬催化層的厚度為I~10nm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述金屬催化層為鎳、金、鉻、銅、鉬中的任意一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述步驟3)中鋸齒狀結(jié)構(gòu)的孔洞為三角形或六角形。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述步驟3)的退火過程中還包括通入氬氣，采用150~250sCCm流量的氬氫混合氣氛進(jìn)行退火，其中，Ar和H2流量比為1.8:1~2:1，退火溫度為200~600°C，退火時間范圍為10~30min。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述步驟4)中的源、漏金屬電極的厚度為30~lOOnm。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述源、漏金屬電極材料為鎳。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:所述步驟5)中采用原子層沉積的方法生長形成所述柵介質(zhì)層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:形成的所述柵介質(zhì)層為Al2O3,柵介質(zhì)層的厚度為10~50nm。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低石墨烯與電極接觸電阻的方法，其特征在于:在所述步驟5)之后，還 包括分別在所述源、漏金屬電極以及柵電極上形成接觸電極的步驟。
【文檔編號】H01L21/28GK103943512SQ201410189193
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】王浩敏, 謝紅, 王慧山, 孫秋娟, 盧光遠(yuǎn), 陳吉, 張學(xué)富, 吳天如, 謝曉明, 江綿恒 申請人:中國科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所