一种基于ALD的石墨烯基热电子晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种基于ALD的石墨烯基热电子晶体管及其制备方法，包括步骤：1)提供一重掺杂N型Si，在其表面两侧生长发射区电极；2)在所述重掺杂N型Si表面热氧化形成第一势垒；3)在所述第一势垒表面形成单层石墨层作为基区，并在其表面两侧形成基区电极；4)利用ALD工艺在所述单层石墨烯表面的基区电极之间形成第二势垒，并在第二势垒表面形成金属集电区。本发明专利技术通过制备单层石墨烯作为基区，利用石墨烯准弹道传输的性能，结合热电子的隧穿特性使热电子器件的性能更好；而利用ALD在单层石墨烯表面生长的高k金属氧化物势垒厚度可控且无针孔，质量好。另外，本发明专利技术提供制备方法具有制备精确、制备工艺流程简单、产量高的优点。

【技术实现步骤摘要】
—种基于ALD的石墨烯基热电子晶体管及其制备方法
本专利技术涉及半导体器件制造领域，涉及一种热电子晶体管及其制备方法，特别是涉及一种基于ALD的石墨稀基热电子晶体管及其制备方法。
技术介绍
根据摩尔定律，芯片的集成度每18个月至2年提高一倍，即加工线宽缩小一半。利用尺寸不断减小的硅基半导体材料(硅材料的加工极限一般认为是10纳米线宽)来延长摩尔定律的发展道路已逐渐接近终点。随着微电子领域器件尺寸的不断减小，硅材料逐渐接近其加工的极限。为延长摩尔定律的寿命，国际半导体工业界纷纷提出超越硅技术(Beyond Silicon),其中最有希望的石墨烯应运而生。石墨烯(Graphene)作为一种新型的二维六方蜂巢结构碳原子晶体，自从2004年被发现以来，在全世界引起了广泛的关注。石墨烯(Graphene)是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子薄膜,在二维平面上每个碳原子以Sp2杂化轨道相衔接，也就是每个碳原子与最近邻的三个碳原子间形成三个σ键，剩余的一个P电子轨邀垂直于石墨烯平面，与周围原子形成π键，碳原子间相互围成正六边形的平面蜂窝形结构，这样在同一原子面上只有两种空间位置相异的原子。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于ALD的石墨烯基热电子晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括步骤：1)提供一重掺杂N型Si，在所述重掺杂N型Si表面两侧生长发射区电极；2)在所述重掺杂N型Si表面的发射区电极之间热氧化形成第一势垒；3)在所述第一势垒表面形成单层石墨烯作为基区，并在所述单层石墨烯表面两侧形成基区电极；4)利用ALD工艺在所述单层石墨烯表面的基区电极之间形成第二势垒，并在第二势垒表面形成金属集电区，完成石墨烯基热电子晶体管的制备。

【技术特征摘要】
1.一种基于ALD的石墨烯基热电子晶体管的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括步骤: 1)提供一重掺杂N型Si，在所述重掺杂N型Si表面两侧生长发射区电极； 2)在所述重掺杂N型Si表面的发射区电极之间热氧化形成第一势垒； 3)在所述第一势垒表面形成单层石墨烯作为基区，并在所述单层石墨烯表面两侧形成基区电极； 4)利用ALD工艺在所述单层石墨烯表面的基区电极之间形成第二势垒，并在第二势垒表面形成金属集电区，完成石墨烯基热电子晶体管的制备。2.根据权利要求1所述的基于ALD的石墨烯基热电子晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤I)中采用lift-off工艺生长所述金属发射区的具体过程为: 1-1)在所述重掺杂N型Si上旋涂光刻胶，并利用光刻定义发射区电极的位置和形状； 1-2)利用显影技术将需要生长发射区电极的位置的光刻胶去除； 1-3)利用电子束蒸发或者射频溅射方式在步骤1-2)获得的结构表面形成一层金属，并放入丙酮中，去除光刻胶及光刻胶上金属，保留的无光刻胶处的金属，形成发射区电极。3.根据权利要求1所述的基于ALD的石墨烯基热电子晶体管的制备方法，其特征在于:所述第一势垒为SiO2，所述第一势垒的厚度范围为5~8nm。4.根据权利要求1所述的基于ALD的石墨烯基热电子晶体管的制备方法，其特征在于:所述步骤3)中采用机械剥离或者化学气相沉积生长转移的方法获得单层石墨烯薄膜，再采用光刻或电子束曝光定义单层石墨烯刻蚀图形，最后采用电感耦合等离子工艺刻蚀单层石墨烯薄膜形成步骤3)中所需的单层石墨烯。5.根据权利要求4所述的基于ALD的石墨烯基热电子晶体管的制备方法，其特征在于:所述单层石墨烯的厚度范围为0.3~0.4nm。6.根据权利要求1所述的基于ALD的石墨烯基热电子晶体管的制备方法，其特征在于:所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：程新红，郑理，曹铎，王中健，徐大伟，夏超，沈玲燕，俞跃辉，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31