[发明专利]一种石墨烯器件的制造方法

说明书

本发明提供一种石墨烯器件的制造方法，其特征在于，包括：提供衬底，在衬底上生长绝缘层，在绝缘层上生长石墨烯层；在器件上沉积金属掩膜层；对金属掩膜层和石墨烯层进行有源区刻蚀；在有源区的金属掩膜层上形成T型栅结构；去除有源区的金属掩膜层，对暴露出的石墨烯层进行表面预处理；以T型栅结构为掩膜，沉积自对准接触金属层；在自对准接触金属层周边选择性沉积外围测试金属电极，外围测试金属电极部分覆盖自对准金属层。本发明能够避免后续工艺对石墨烯表面的有机残留沾污，并且能够大大降低石墨烯器件的寄生电阻，提高器件的直流和频率特性。

技术领域

本发明涉及微电子与纳米电子技术领域，尤其涉及一种石墨烯器件的制造方法。

背景技术

随着硅基半导体工艺技术的发展和进步，按比例缩小电子器件尺寸可以有效地提高器件性能，延续摩尔定律。然而，当器件尺寸进入22nm技术节点后，硅基晶体管已接近其物理极限，继续减小器件尺寸，受到短沟道效应影响，器件性能严重下降。为了突破传统硅基半导体器件所面临的技术瓶颈，使得器件尺寸进一步减小，业内探索使用石墨烯的二维材料。石墨烯的室温载流子迁移率高达2×10⁵cm²/Vs(硅的100倍)，电流密度耐性为2×10⁹A/cm²(铜的100倍)，导热率3×10³～5×10³W/mK(与碳纳米管相当)。这些特性使得石墨烯在微电子与纳米电子领域，特别是高速电子器件与电路领域有着巨大的优势。

但是，石墨烯难以形成较好的金属石墨烯欧姆接触。由于石墨烯的线性能带结构在狄拉克点附近电子的态密度很小，载流子很难从金属注入到石墨烯中，造成了器件较大的接触电阻。另外，石墨烯为单原子层结构，本身方块电阻较大，并且由于通路区的石墨烯不受栅极电压的调控，费米能级靠近狄拉克点附近，电子能态密度较低，也会产生较大电阻。在石墨烯器件中，由接触电阻与通路区电阻合成的寄生电阻较大，导致器件的频率特性随着器件尺寸的进一步减小很难继续增加。并且，较大的寄生电阻会使得器件频率特性在去除外围寄生影响之前很低，不利于石墨烯器件在射频领域的应用。

因此，亟需一种能够降低石墨烯器件寄生电阻的石墨烯器件的制造方法，从而提高石墨烯器件的直流和频率特性。

发明内容

本发明提供的石墨烯器件的制造方法，能够针对现有技术的不足，不仅能避免石墨烯表面的有机残留沾污，并且能够大大降低器件的寄生电阻，提高石墨烯器件的直流和频率特性。

本发明提供一种石墨烯器件的制造方法，包括：一种石墨烯器件的制造方法，其特征在于，包括：

步骤一、提供衬底，在所述衬底上生长绝缘层，在所述绝缘层上生长石墨烯层；

步骤二、在所述器件上沉积金属掩膜层；

步骤三、对所述金属掩膜层和所述石墨烯层进行有源区刻蚀；

步骤四、在所述有源区的金属掩膜层上形成T型栅结构；

步骤五、去除所述有源区的金属掩膜层，对暴露出的石墨烯层进行表面预处理；

步骤六、以所述T型栅结构为掩膜，沉积自对准接触金属层；

步骤七、在所述自对准接触金属层周边选择性沉积外围测试金属电极，所述外围测试金属电极部分覆盖所述自对准金属层。

可选地，上述金属掩膜层材料为Au、Ti、Cr、Pd、Ni、Pt、Ta、Mo或者其任意组合。

可选地，上述金属掩膜层通过电子束蒸发沉积在所述石墨烯层表面，沉积厚度为10-30nm。

可选地，上述步骤四包括利用多层光刻胶工艺以及曝光显影形成T型栅图形，将显影区内的金属掩膜层腐蚀，沉积栅介质层和栅金属层并剥离形成T型栅结构。