[实用新型]石墨烯晶体管电路装置

说明书

本实用新型涉及石墨烯晶体管电路装置，所述石墨烯晶体管电路装置包括：基底；设置在所述基底上的氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结，其中通过在所述异质结上形成掩模并进行电子束曝光，然后通过干法刻蚀形成所需的晶体管结构；设置在具有所述晶体管结构的异质结上的包括源电极、漏电极和栅电极的电极层。本实用新型利用氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结不仅打开了石墨烯的能隙，而且电极层直接在氮化硼上蒸镀形成，由此可以保护石墨烯，避免由于石墨烯暴露于大气环境而吸附气体分子所致的电学性能降低，因此本实用新型提供了能够利用石墨烯的电学性能的晶体管电路装置。

技术领域

本实用新型涉及半导体设计和制造领域，尤其涉及一种石墨烯晶体管电路装置。

背景技术

石墨烯自被发现以来，由于其超高的电学性质受到了各方的广泛关注，但是由于其零带隙的特点，限制了它在半导体领域的应用。所以很多科研工作者开始致力于打开石墨烯的带隙从而让石墨烯成为半导体。目前石墨烯的能带已经有几种方法打开，比如形成异质结基底诱导打开能隙，化学掺杂，杂化以及做成双层石墨烯。但是目前的很多方法都会破坏石墨烯自身的晶格结构，所以其电学性能会受到很大的影响。

例如，申请人为台积电的专利申请号2012100557622提供了FinFET器件及其制造方法。目前传统半导体工艺整体流程大致概括为如下几步：衬底制造，衬底前处理，光刻，离子注入，刻蚀，热处理，外延层生长，电极蒸镀，电极打磨，以及根据需要重复以上步骤。

此外，大规模集成电路仍然是基于硅基半导体的，而硅基半导体的流片工艺非常复杂，从原材料的加工到光刻离子注入等步骤，都需要非常精确的控制。目前对于新型材料的集成电路开发较少，相对来说还没有成型的工艺。

因此，本领域需要能够利用石墨烯的电学性能同时制备过程简单、成本低且设计简单的石墨烯晶体管电路装置。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是通过形成特定结构的石墨烯异质结以利用石墨烯的超强电学性能，从而提供新型晶体管电路装置。

鉴于此，本实用新型提供一种石墨烯晶体管电路装置，所述石墨烯晶体管电路装置包括：

基底；

设置在所述基底上的氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结，其中通过在所述异质结上形成掩模并进行电子束曝光，然后通过干法刻蚀形成所需的晶体管结构；

设置在具有所述晶体管结构的异质结上的包括源电极、漏电极和栅电极的电极层。

在优选实施方案中，所述石墨烯晶体管电路装置还包括设置在所述电极层上的氧化物绝缘层和设置在所述氧化物绝缘层上的包括电连接端的电引出层。

在优选实施方案中，所述氧化物绝缘层具有一个或多个通孔，并且所述电连接端经由所述通孔分别连接至所述源电极、漏电极和栅电极。

在优选实施方案中，所述氧化物绝缘层和电引出层的数量为2个以上。

在优选实施方案中，所述氧化物绝缘层和电引出层的厚度分别为 20～100nm。

在优选实施方案中，所述石墨烯晶体管电路装置为正梯形形状。

另外，本实用新型还提供了一种制备石墨烯晶体管电路装置的方法，所述方法包括以下步骤：

1)在金属基材上提供氮化硼/石墨烯/氮化硼异质结，并将所述异质结从所述金属基材转移到所需的基底上；

2)在所述异质结上形成掩模并进行电子束曝光，然后通过干法刻蚀形成所需的晶体管结构；

3)在去除所述掩模之后，在所述异质结上形成电子束胶层并进行电子束曝光以在所述异质结上形成晶体管的源电极、漏电极和栅电极区域，然后进行金属蒸镀以形成包括源电极、漏电极和栅电极的电极层，由此形成所述石墨烯晶体管电路装置。