基于倒置工艺的二维材料纳米器件及其形成方法技术

本发明专利技术公开了一种基于倒置工艺的二维材料纳米器件及其形成方法，其中形成方法包括：提供衬底；在衬底之上形成过渡层；在过渡层之上形成金属走线层，并在金属走线层中填充层间介质以形成层间介质层；在层间介质层之上形成连接线，其中，连接线的至少一部分与金属走线层相连；在层间介质层之上形成金属接触层，金属接触层与连接线相连；刻蚀金属接触层以分别形成源极、漏极和栅极，其中，源极和漏极分别通过金属接触层与连接线相连；在栅极之上形成栅极介质层；以及在源极、漏极、和栅极的栅极介质层之上形成石墨烯薄膜作为沟道层。本发明专利技术的方法采用倒置工艺，易于实现、稳定可靠；本发明专利技术的器件具有倒置结构，源漏接触小、栅控能力强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术半导体
，特别涉及一种。
技术介绍
近年来，研究表明石墨烯材料具有本征载流子迁移率高、强场漂移速度高、电流承载能力高(比金属高一个数量级)、面内热导率高等优异性能特点。又因为该材料具有规模化制备材料的潜力，有望成为目前的Si基COMS的附加技术，广泛应用于半导体
现有的石墨烯晶体管如图I所示，其形成方法为首先在SiO2的介质层上形成石墨烯薄膜，随后在石墨烯薄膜上形成高介电常数(High-K)介质材料的栅极介质层，随后在栅极介质层上形成栅极以及在石墨烯薄膜上形成源极和漏极。 现有技术的缺点是在石墨烯薄膜上形成High-K介质材料的栅氧化层比较困难，往往因为引入离子修饰成难以做到较小的等效氧化厚度(equivalent oxide thinness,EOT)，所以难于提高栅控能力；在石墨烯薄膜上同时形成栅极、源极和漏极的过程中，工艺精确度难以得到保证；以及最终得到的器件的源漏接触的电阻较大。石墨烯薄膜上承载过多工艺步骤对于保护其优良电学性能不利，例如多次光刻过程中光刻胶对石墨烯性能的恶化，以及可能的湿法刻蚀对High-K材料性能的恶化等等。专利
技术实现思路
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【技术保护点】
一种基于倒置工艺的二维材料纳米器件的形成方法，其特征在于，包括以下步骤：提供衬底；在所述衬底之上形成过渡层；在所述过渡层之上形成金属走线层，并在所述金属走线层中填充层间介质以形成层间介质层；在所述层间介质层之上形成连接线，其中，所述连接线的至少一部分与所述金属走线层相连；在所述层间介质层之上形成金属接触层，所述金属接触层与所述连接线相连；刻蚀所述金属接触层以分别形成源极、漏极和栅极，其中，所述源极和漏极分别通过所述金属接触层与所述连接线相连；在所述栅极之上形成栅极介质层；以及在所述源极、漏极、和栅极的栅极介质层之上形成石墨烯薄膜作为所述基于倒置工艺的二维材料纳米器件的沟道层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴华强，钱鹤，吕宏鸣，肖柯，伍晓明，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：