[发明专利]场效应晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种场效应晶体管，其特征在于，包括绝缘衬底、石墨烯沟道区、顶栅区、源接触电极和漏接触电极，其中：

石墨烯沟道区，形成于所述绝缘衬底的上方；

顶栅区，形成于所述石墨烯沟道区的上方；

源接触电极和漏接触电极，形成于所述绝缘衬底的上方，所述石墨烯沟道区的两侧，所述源接触电极和漏接触电极分别与所述石墨烯沟道区相接触。

2.根据权利要求1所述的场效应晶体管，其特征在于，所述石墨烯沟道区包括：厚度介于0.35nm到0.8nm之间的单层石墨烯；或厚度介于0.8nm到1.2nm之间的双层石墨烯；或厚度介于1.2nm到1.8nm之间的多层石墨烯。

3.根据权利要求2所述的场效应晶体管，其特征在于，所述石墨烯为采用微机械剥离的方式制备，并转移至所述绝缘衬底的。

4.根据权利要求3所述的场效应晶体管，其特征在于，所述石墨烯为使用胶带从高定向热解石墨上剥离，并转移至所述绝缘衬底的。

5.根据权利要求1至4所述的场效应晶体管，其特征在于，

所述绝缘衬底包括：n型或p型硅片；在所述n型或p型硅片上热氧化形成的二氧化硅层；

所述顶栅区包括：高介电常数K栅介质，形成于所述石墨烯沟道区的上方；金属栅电极，形成于所述高K栅介质的上方。

6.一种场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括：

制备绝缘衬底；

用微机械剥离的方法制备石墨烯，并将所述石墨烯转移至所述绝缘衬底上，形成石墨烯沟道区；

在所述石墨烯沟道区上制备栅介质层；

在所述绝缘衬底上，所述石墨烯沟道区的两侧制备与所述石墨烯沟道区接触的源/漏接触电极；

在所述栅介质层上方制备栅电极层。

7.根据权利要求6所述的场效应晶体管制备方法，其特征在于，所述石墨烯沟道区包括：厚度介于0.35nm到0.8nm之间的单层石墨烯；或厚度介于0.8nm到1.2nm之间的双层石墨烯；或厚度介于1.2nm到1.8nm之间的多层石墨烯。

8.根据权利要求7所述的场效应晶体管制备方法，其特征在于，所述石墨烯为使用胶带从高定向热解石墨上剥离，并转移至所述绝缘衬底的。

9.根据权利要求8所述的场效应晶体管制备方法，其特征在于，所述制备绝缘衬底包括：

将高掺杂的n型或者p型硅片置入高温合金炉中；

加热，在所述硅片上方热生长10nm到500nm厚的二氧化硅层。

10.根据权利要求9所述的场效应晶体管制备方法，其特征在于，所述栅介质层为高K栅介质层，所述在绝缘衬底上、石墨烯沟道区的两侧制备与所述石墨烯沟道区接触的源漏接触电极包括：

将已形成石墨烯沟道区的绝缘衬底样品在85℃的热板上烘5分钟；

将样品在3000rpm的转速在匀胶机上，匀正胶1分钟；

将样品在85℃的热板上烘烤4分30秒；

将样品在光刻机上曝光4秒；

将样品在正胶显影液中显影50秒；

将样品在缓冲氧化蚀刻剂溶液中浸泡，至预设位置的高K栅介质层被刻蚀；

在样品上依次蒸镀预设厚度的铬和金，或者镍和金，或者钛钯金；

将样品依次放到丙酮、酒精和去离子水中，剥离蒸镀在沟道区顶部的铬和金，或者镍和金，或者钛钯金，得到源漏接触电极。

11.根据权利要求10所述的场效应晶体管制备方法，其特征在于，所述在高K栅介质层上方制备栅电极层包括：

将样品在85℃的热板上烘5分钟；

将样品在3000rpm的转速在匀胶机上，匀正胶1分钟；

将样品在85℃的热板上烘烤4分钟30秒；

将样品在光学光刻机上曝光4秒，或者使用电子束直写技术曝光；

将样品在正胶显影液中显影50秒；

将样品转移到电子束蒸镀机腔中，依次蒸镀规定厚度的铬和金，或者镍和金，或者钛钯金；

将蒸镀完成的样品依次放到丙酮、酒精和去离子水中，剥离蒸镀在源漏区域上部的所述铬和金，或者镍和金，或者钛钯金，得到顶栅电极。