石墨烯电子器件及其制造方法技术

本发明专利技术提供石墨烯电子器件及其制造方法。该石墨烯电子器件可包括：栅极氧化物，在导电衬底上，该导电衬底配置为用作栅极电极；一对第一金属，在该栅极氧化物上，该对第一金属彼此分隔开；石墨烯沟道层，在该第一金属之间且在该第一金属上延伸；以及源极电极和漏极电极，在石墨烯沟道层的两边缘上。

【技术实现步骤摘要】

示范性实施例涉及。
技术介绍
具有2维六边形碳结构的石墨烯是能够替代半导体的材料。石墨烯是零带隙半导体，在室温下具有lOOOOOcn^V—1^的载流子迁移率，其是传统硅的载流子迁移率的大约100倍。因此，石墨烯可以应用于更高速度操作的器件例如射频(RF)器件。当石墨烯纳米带(GNR)具有IOnm或更小的沟道宽度时，带隙可以由于尺寸效应而形成在GNR中。因而，可以利用GNR来制造能够在室温下f呆作的场效应晶体管。石墨稀电子器件指的是利用石墨烯的电子器件例如场效应晶体管。当石墨烯电子器件通过将石墨烯转移到衬底上来制造时，石墨烯可能被损坏。
技术实现思路
示范性实施例提供了制造石墨烯电子器件的方法，其中通过在衬底上直接生长石墨烯之后在去除石墨烯下面的金属催化剂层之前在石墨烯与光致抗蚀剂之间形成金属保护层，防止或阻碍了石墨烯接触光致抗蚀剂。额外的方面将部分阐述于后面的描述中，并将部分地从该描述变得显然，或者可以通过实践示范性实施例而习得。根据示范性实施例，一种石墨烯电子器件可以包括栅极氧化物，在导电衬底上，该导电衬底配置为用作栅极电极；一对第一金属，在该栅极氧化物上，该对第一金属彼此分隔开；石墨烯沟道层，在该对第一金属之间且在该对第一金属上延伸；以及源极电极和漏极电极，在该石墨烯沟道层的两边缘上。源极电极和漏极电极可以由Au形成。源极电极和漏极电极可以形成为具有从约IOnm至约IOOOnm范围内的厚度。石墨烯沟道层可以是单层石墨烯或双层石墨烯。第一金属可以是双层金属层。第一金属可以是Cu/Ni层或Au/Ni层。根据示范性实施例，一种石墨烯电子器件可以包括一对第一金属，在衬底上，该对第一金属彼此分隔开；石墨烯沟道层，在该对第一金属之间且在该对第一金属上延伸；源极电极和漏极电极，在该石墨烯沟道层的两边缘上；栅极氧化物，覆盖源极电极与漏极电极之间的石墨烯沟道层；以及栅极电极，在源极电极与漏极电极之间的石墨烯沟道层上。根据示范性实施例，一种制造石墨烯电子器件的方法可以包括在导电衬底上形 成栅极氧化物，该导电衬底配置为用作栅极电极；在栅极氧化物上形成第一金属层，该第一金属层配置为用作催化剂层；在第一金属层上形成石墨烯层；在石墨烯层上形成金属保护层；利用第一光致抗蚀剂图案依次图案化金属保护层、石墨烯层和第一金属层；以及通过利用第二光致抗蚀剂图案湿法蚀刻金属保护层和第一金属层来暴露沟道形成区域中的石墨稀层。石墨烯层可以通过感应耦合等离子体化学气相沉积(ICP-CVD)在从约550°C至约650°C范围内的温度形成。用第二光致抗蚀剂图案来图案化金属保护层可以包括形成源极电极和漏极电极，且石墨烯电子器件可以是场效应晶体管。根据示范性实施例，一种形成石墨烯电子器件的方法可以包括在衬底上形成第一金属层，该第一金属层配置为用作催化剂层；在第一金属层上形成石墨烯层；在石墨烯层上形成金属保护层；利用第一光致抗蚀剂图案依次图案化金属保护层、石墨烯层和第一金属层；通过利用第二光致抗蚀剂图案湿法蚀刻金属保护层和第一金属层来暴露沟道形成区域中的石墨烯层；形成覆盖所暴露的石墨烯层的栅极氧化物；以及在栅极氧化物上形成栅极电极。附图说明从以下结合附图对示范性实施例的描述，这些和/或其他方面将变得显然并更易于理解，在附图中图I是根据示范性实施例的石墨烯电子器件的结构的示意性截面图； 图2是图I的石墨烯电子器件的平面图；图3是根据示范性实施例的石墨烯电子器件的结构的示意性截面图；图4是图3的石墨烯电子器件的平面图；图5A至是示出根据示范性实施例的制造石墨烯电子器件的方法的截面图；以及图6A至6E是示出根据示范性实施例的制造石墨烯电子器件的方法的截面图。具体实施例方式现在将详细参照示范性实施例，其示例示于附图中，其中为了清晰，层和区域的厚度被夸大，相似的附图标记用于始终指示基本相同的元件，将不重复其描述。尽管这里可以使用术语第一、第二等描述各种元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件与另一元件区别开。例如，第一元件可以被称为第二元件，类似地，第二元件可以被称为第一元件，而不背离示范性实施例的范围。这里使用时，术语“和/或”包括相关所列项中的一个或更多的任意和全部组合。将理解，如果称一个元件“连接到”或“耦接到”另一元件，则它可以直接连接到或耦接到另一元件，或者可以存在居间元件。相反，如果称一个元件“直接连接到”或“直接耦接到”另一元件，则没有居间元件存在。用于描述元件之间的关系的其他词语应以类似的方式解释(例如，“在...之间”与“直接在...之间”，“与...相邻”与“直接与...相邻”坐、寸/ o这里所用的术语仅用于描述特定的实施例，无意成为对示范性实施例的限制。这里使用时，单数形式“一”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文清楚地另外表述。还将理解，术语“包括”和/或“包含”如果在这里使用，则指明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或更多其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组的存在或增加。为便于描述，这里可以使用空间相对性术语(例如，“在...之下”、“在...下面”、“下”、“在...之上”、“上”等)以描述如附图所示的一个元件或者特征与另一元件或特征之间的关系。将理解，空间相对性术语旨在涵盖除附图所示取向之外器件在使用或操作中的不同取向。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在”其他元件或特征“之下”或“下面”的元件将取向在其他元件或特征“上方”。因此，例如术语“在...下面”可以涵盖之上和之下两种取向。器件可以另外地取向(旋转90度或在其他取向观看或参照)，这里使用的空间相对性描述语作相应解释。这里参照截面图描述了示范性实施例，这些截面图是理想化实施例(和中间结构)的示意图。因而，可以预期由例如制造技术和/或公差引起的图示形状的变化。因此，附图所示的区域本质上是示意性的，它们的形状不一定示出器件的区域的真实形状，且不限制范围。除非另行定义，否则这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有示范性实施例所属领域内的普通技术人员一般理解的含义相同的含义。还将理解，术语，诸如通用词典中定义的那些，应解释为具有与它们在相关领域的背景中的含义相一致的含义，而不应在理想化或过于正式的意义上解释，除非这里清楚地如此定义。 图I是根据示范性实施例的石墨烯电子器件100的结构的示意性截面图。图2是图I的石墨烯电子器件100的平面图。图I是沿图2的线1-1’截取的截面图。参照图I和图2，栅极氧化物112可以形成在硅衬底110上。栅极氧化物112可以利用硅氧化物形成为具有在从约IOOnm至约300nm范围内的厚度。硅衬底110可以是导电衬底，并且还可以被称作栅极电极。可以使用其他导电衬底来代替硅衬底110。彼此分隔开预定或给定距离的一对第一金属122和124可以形成在栅极氧化物112上。第一金属122和124可以是通过图案化金属层(未不出)而形成的金属层。第一金属122和124可以是双层金属层，并可以是铜(Cu)/镍(Ni)层或金(Au)/Ni层。形成在栅极氧化物112上的Cu或Au可以具有在从约IOOnm至约500nm范围内的厚度。形成在Cu或Au上的Ni可以具有在从约IOnm至约30本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯电子器件，包括：栅极氧化物，在导电衬底上，该导电衬底配置为用作栅极电极；一对第一金属，在所述栅极氧化物上，该对第一金属彼此分隔开；石墨烯沟道层，在该对第一金属之间且在该对第一金属上延伸；以及源极电极和漏极电极，在所述石墨烯沟道层的两边缘上。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：许镇盛，郑现钟，徐顺爱，李晟熏，梁喜准，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：