[发明专利]基于Cu膜退火的Si衬底上侧栅石墨烯场效应管制作方法

权利要求书

1.一种基于Cu膜退火的Si衬底上侧栅石墨烯场效应管制作方法，包括以下步骤：

（1）对4-12英寸的Si衬底基片进行标准清洗以去除表面污染物；

（2）将清洗后的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，而后在H₂保护的情况下，使反应室逐步升温至碳化温度900℃-1100℃，通入流量为40ml/min的C₃H₈气体3-8min，生长一层碳化层；

（3）将反应室升温至3C-SiC的生长温度1100℃-1250℃，再通入C₃H₈和SiH₄，进行3C-SiC薄膜异质外延生长，生长时间为35-70min；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样片表面利用等离子体化学气相淀积PECVD淀积一层0.5-1μm厚的SiO₂掩膜；

（5）在SiO₂掩膜上光刻形成侧栅场效应管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道图形的窗口；

（6）将开窗后的样片置于石英管中，对石英管加热至800-1000℃；

（7）对装有CCl₄液体的三口烧瓶加热至60-80℃，再向三口烧瓶中通入Ar气，利用Ar气携带CCl₄蒸汽进入石英管中，使CCl₄与裸露的3C-SiC反应30-120min，生成碳膜；

（8）将生成的碳膜的样片置于缓冲氢氟酸溶液中以去除窗口之外的SiO₂；

（9）将去除SiO₂后的碳膜样片置于Cu膜上，并一起置于Ar气中在温度为800-1000℃下退火10-25分钟，使碳膜在窗口位置重构成石墨烯，形成侧栅石墨烯场效应管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道；

（10）将Cu膜从已形成侧栅极、源极、漏极和导电沟道的石墨烯样片上取开；

（11）在石墨烯样片上用电子束蒸发的方法淀积金属Pd和金属Au，作为侧栅石墨烯场效应管的接触层；

（12）光刻金属接触层形成侧栅石墨烯场效应管的侧栅极、源极、漏极金属电极；

（13）使用丙酮溶液浸泡制作好的样品10分钟以去除残留的PMMA，取出后烘干，得到侧栅石墨烯场效应管。

2.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的Si衬底上侧栅石墨烯场效应管制作方法，其特征在于所述步骤（3）中通入的SiH₄和C₃H₈，其流量分别为15-35ml/min和30-70ml/min。

3.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的Si衬底上侧栅石墨烯场效应管制作方法，其特征在于所述步骤（4）的PECVD淀积SiO₂的条件为：

SiH₄、N₂O和N₂的流速分别为30sccm、60sccm和200sccm，

腔内压力为3.0Pa，

射频功率为100W，

淀积温度为150℃，

淀积时间为30-100min。

4.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的Si衬底上侧栅石墨烯场效应管制作方法，其特征在于所述步骤（5）中的光刻形成侧栅图形窗口，按如下步骤进行：

5a）按照石墨烯侧栅场效应管版图制作光刻版；

5b）在SiO₂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℃下烘烤60秒，使PMMA与SiO₂掩膜紧密结合在一起；

5c）用电子束对PMMA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，形成侧栅场效应管的侧栅极、源极、漏极和导电沟道图形的窗口。

5.根据权利要求1所述的基于Cu膜退火的Si衬底上侧栅石墨烯场效应管制作方法，其特征在于所述步骤（7）的Ar气流速为30-85ml/min。