[发明专利]一种减小金属与碳基材料的接触电阻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及碳基的FET器件制备技术领域，尤其涉及一种减小金属与碳基材料的接触电阻的方法，能够有效的减少碳基材料表面的残余光刻胶，实现金属与碳基材料的良好接触，从而有效的提高器件的开关电流比I_on/I_off，跨导g_m，本征增益Gain和截止频率f_t。

背景技术

以碳材料为基的纳米电子学，尤其是碳纳米管(Carbon Nanotube)和石墨烯(Graphene)为基的纳米电子学，被认为具有极大的应用前景，极富潜力可替代硅基材料。自从1991年碳纳米管和2004年石墨烯被成功研制以来，碳基电子学取得了巨大发展。基于碳基的电子学具有尺寸小、速度快、功耗低、工艺简单等特点，受到人们越来越广泛的关注。

在碳基的FET器件的发展过程中，栅介质以及碳基材料与金属的接触成为亟待解决的重要课题。在Si器件中，金属和硅的接触电阻率为10^-8Ω×cm²，而对于碳基器件而言，由于碳基材料具有更高的迁移率，接触电阻率为10^-9Ω×cm²才能体现出碳基材料高迁移率的特性。

金属与碳基材料的接触电阻对器件开关电流比，跨导，本征增益和截止频率有着重要的影响(Kristen N.Parrisha，APPLIED PHYSICS LETTERS98，183505(2011))；在研究碳基材料和金属的欧姆接触的过程中，选择了各种不同的金属。主要研究的金属体系为Ti/Au，Ni/Au，Pd/Au，Cr/Au；接触电阻分别为：Ti/Au(5/50nm)：7500Ω×μm，Ni/Au(30/20nm)：2100Ω×μm，Ti/Pb/Au(0.5/20/40nm)：750Ω×μm(Bo-Chao Huang，APPLIEDPHYSICS LETTERS 99，032107(2011))；Cr/Au(10/20nm)：1000Ω×μm(K.Nagashio，IEDM 09-565(2009))；不同的金属以及金属的厚度都对接触电阻有很大影响；不同的工艺处理过程也对接触电阻有较大的影响(Joshua A.Robinson，APPLIED PHYSICS LETTERS 98，053103(2011))。但是在研究的过程中都没有降低金属与碳基材料的接触电阻。本发明提出了一种减小金属与碳基材料的接触电阻的方法，实现了金属与碳基材料的低接触电阻。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的主要目的在于提供一种减小金属与碳基材料的接触电阻的方法，以减小碳基材料与金属接触电阻。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种减小金属与碳基材料的接触电阻的方法，该方法是在碳基材料的表面形成一掩膜金属层，然后在该掩膜金属层上光刻定义源漏区图形，腐蚀该源漏区图形处的掩膜金属层，并经金属蒸发以及剥离来制备源漏电极，最后去除沟道区上的掩膜金属层。

上述方案中，所述碳基材料采用石墨烯或碳纳米管。

上述方案中，所述在碳基材料的表面形成一掩膜金属层，是采用蒸发的方法在碳基材料的表面蒸发厚度在3～100nm之间的掩膜金属层。

上述方案中，所述掩膜金属层采用金属镍、铝、铜、铬或钛。

上述方案中，所述源漏电极均采用金属钛和金、铬和金、钯和金、镍和金或者铂和金。

上述方案中，所述在碳基材料的表面形成一掩膜金属层之后，还包括：在掩膜金属层上涂敷一层光刻胶或电子束胶，该光刻胶为AZ5214，该电子束胶为PMMA、ZEP、UV3或PMGI。

上述方案中，所述经金属蒸发以及剥离来制备源漏电极，包括：利用电子束蒸发钛和金、铬和金、钯和金、镍和金或者铂和金叠层作为源漏电极，其中第一层金属的厚度为5～50nm，第二层金属的厚度为50～200nm；然后将样品放入丙酮溶液中，去除源漏区域以外的金属和光刻胶AZ5214，电子束胶PMMA，ZEP，UV3，PMGI。

上述方案中，所述去除沟道区上的掩膜金属层，是采用选择性腐蚀的方法实现的，掩膜金属镍的腐蚀采用的腐蚀液为体积比为1∶3的盐酸，铜的腐蚀采用三氯化铁溶液，铝的腐蚀采用稀盐酸溶液，钛的腐蚀采用体积比为1∶30∶69的氢氟酸∶硫酸∶水溶液，铬的腐蚀采用体积比为3∶1的盐酸，且该腐蚀液不会腐蚀源漏金属。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：