[发明专利]石墨烯场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是涉及一种石墨烯场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

由于石墨烯具有高迁移率的特性，业界已经开始将石墨烯应用于半导体器件的制作。目前石墨烯晶体管的制造方法一般是采用液相涂膜或转移的方法将石墨烯薄膜形成于玻璃衬底上。然而，此方法的缺点在于，石墨烯薄膜与玻璃衬底之间的接口经常会发生污染，从而严重影响石墨烯晶体管的性能。此外，目前石墨烯晶体管的制造方法由于操作繁复、成本较高、产率也较低，因此难以满足大规模应用的需求。有鉴于此，目前有需要发展一种改良的石墨烯晶体管的制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯场效应晶体管及其制造方法，可以避免在制作过程中受到污染，从而提高石墨烯晶体管的性能。

为解决上述技术问题，本发明的一个实施例提供一种石墨烯场效应晶体管的制造方法，包括：提供一玻璃衬底；原位清洗该玻璃衬底；加热该玻璃衬底至摄氏600度～1200度；直接在该玻璃衬底的表面生长至少一石墨烯层；以及在该至少一石墨烯层的表面形成一高介电常数材料层，且该高介电常数材料层的介电常数的范围为3.0～30。

本发明的一个实施例提供一种石墨烯场效应晶体管，包括：一玻璃衬底；至少一石墨烯层，该至少一石墨烯层设于该玻璃衬底的表面；一高介电常数材料层，该高介电常数材料层设于该至少一石墨烯层的表面，且该高介电常数材料层的介电常数的范围为3.0～30；一源极及一漏极，该源极与该漏极设于该至 少一石墨烯层的表面；以及一栅极，该栅极设于该高介电常数材料层的表面。

附图说明

图1为本发明提供的石墨烯场效应晶体管的制造方法的流程图；

图2A-图2F为本发明中制造石墨烯场效应晶体管过程中器件结构的剖视图。

其中，100衬底102、106、110、118表面103玻璃衬底104介电层108石墨烯层112高介电常数材料层114源极116漏极120栅极

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的石墨烯场效应晶体管及其制造方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，本发明一实施例提供一种石墨烯场效应晶体管的制造方法，包括下列步骤：

S101：提供一玻璃衬底；

S102：以臭氧或镍钴化硅(SiCoNi)原位清洗玻璃衬底；

S103：加热玻璃衬底至摄氏600度～1200度，使得玻璃衬底的表面以熔融状态存在；

S104：直接在该玻璃衬底的表面生长至少一石墨烯层；

S105：在该至少一石墨烯层的表面形成一高介电常数材料层，且该高介电常数材料层的介电常数的范围为3.0～30，该高介电常数材料层的材料例如为氮 化硅、氮氧化硅、氧化铝、氧化锆、或二氧化铪或其组合。在该至少一石墨烯层的表面形成形成该高介电常数材料层的方式包含有化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition)、原子沉积法(Atomic Layer Deposition)或金属有机化学气相沉积法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition Epitaxy)；

S106：蚀刻该高介电常数材料层的一部分；

S107：在该石墨烯层的表面分别形成一源极以及一漏极，以及在该高介电常数材料层的表面形成一栅极。

为了更具体地阐述石墨烯场效应晶体管的制造方法，请参照图2A至图2F，图2A-图2F为本发明中制造石墨烯场效应晶体管过程中器件结构的剖视图。

首先，请参考图2A，制备一硅层100。