[发明专利]在触点处具有石墨烯界面层的石墨烯FET

说明书

在所描述实例中，一种用于形成石墨烯FET的方法(100)包含提供(101)具有石墨烯表面的石墨烯层。在所述石墨烯表面上沉积(102)具有功函数(WF)<4.3eV的第一金属层。氧化(103)所述第一金属层以形成第一金属氧化物层。蚀刻(104)所述第一金属氧化物层以提供包含所述石墨烯层中用于提供石墨烯表面源极和漏极触点的第一区域和第二区域的敞开表面接触区域。沉积(105)第二金属层，所述第二金属层包含在所述石墨烯表面源极触点上提供具有源极触点的源极的第二金属层部分和在所述石墨烯表面漏极触点上提供具有漏极触点的漏极的第二金属层部分。在所述源极触点与所述石墨烯表面源极触点之间的界面处和在所述漏极触点与所述石墨烯表面漏极触点之间的界面处形成(106)生长石墨烯层。

技术领域

本发明涉及基于石墨烯和碳纳米管(CNT)的装置。

背景技术

基于石墨烯和碳纳米管(CNT)的装置是应用的候选者，例如模拟装置和各种类型的传感器。不利地影响这些装置的性能的一个因素是在金属/石墨烯或CNT界面(其通常是非润湿/非反应性界面)处产生接触电阻。这个接触电阻通常是短沟道石墨烯和CNT场效应晶体管(FET)装置中迁移率降低的重要原因以及装置噪声的潜在来源。

发明内容

在所描述实例中，一种方法包含使用经沉积的低功函数金属清洁有机残留物的石墨烯表面，接着通过湿法蚀刻在接触区域中选择性地去除低功函数金属材料(例如，呈其氧化形式)。接着在接触金属(本文中称为第二金属层)与石墨烯表面源极和漏极触点之间的接触区域中(在源极/漏极触点处)形成生长石墨烯界面层以对石墨烯表面提供低接触电阻，这也最小化了外部效应/污染的影响。石墨烯层可呈CNT的形式。

附图说明

图1是根据实例实施例的用于形成在其源极(S)和漏极(D)触点处具有石墨烯界面层的基于石墨烯或CNT的FET的实例方法中的步骤的流程图。

图2A到2H是展示根据实例实施例的形成在其S和D触点处具有石墨烯界面层的石墨烯或CNT FET的实例方法的处理进程的横截面图。

图3是根据实例实施例的在其S和D触点处具有石墨烯界面层的实例石墨烯或CNTFET的横截面图。

具体实施方式

附图不一定按比例绘制。在图式中，相同参考数字用以标示类似或等效元件。一些动作或事件可按不同顺序发生和/或与其他其它动作或事件同时发生。此外，一些所说明动作或事件无需实施根据本发明的方法。

接触电阻大体上限制基于石墨烯和碳纳米管(CNT)沟道的场效应晶体管(FET)的最小导通电阻。导致这个接触电阻率的因素包含转移和制造的残留物、金属对石墨烯片材或CNT表面的扰动，和在一些情况下金属中存在OH或O，正如一些低功函数金属可导致高电阻触点。石墨烯的典型报告的接触电阻率在从10-5Ω-cm2到10-6Ω-cm2的范围内。相较之下，硅化Ni或Pt触点与硅的接触电阻率已经测量为低至10-8Ω-cm2。

图1是展示根据实例实施例的用于形成在其S和D触点处具有石墨烯界面层的基于石墨烯的FET的实例方法100中的步骤的流程图。如本文中所使用，所揭示“生长石墨烯层”中的“石墨烯层”是指相互堆叠的2个或更多个石墨烯层，其定位于接触金属与石墨烯或CNT表面之间的源极和漏极的接触区域处。所揭示生长石墨烯层是纯石墨烯C/多层石墨烯，而非石墨烯C和非晶碳(a-C)的组合。所揭示生长石墨烯层中的每一石墨烯层包括以规则原子级六边形结构密集填塞的碳原子，其中每一C原子具有四个键——与其三个邻居中的每一个有一个σ键和定向在平面外的一个π键。蜂窝晶格中的C原子隔开约且晶面间的间距约为使得实例5层石墨烯界面约为厚。