一种形成场效晶体管(FET)的方法，所述方法包括：在衬底上沉积沟道材料，所述沟道材料包括石墨烯或纳米结构中的一种；在所述沟道材料的第一部分之上形成栅极；形成邻近所述栅极的间隔物；在所述沟道材料、栅极和间隔物之上沉积接触材料；在所述接触材料之上沉积介电材料；去除所述介电材料的一部分和所述接触材料的一部分以暴露所述栅极的所述顶部；使所述接触材料凹陷；去除所述介电材料；以及构图所述接触材料，以形成用于所述FET的自对准接触，所述自对准接触位于所述FET的源极区域和漏极区域之上，所述源极区域和所述漏极区域包括所述沟道材料的第二部分。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及场效晶体管(FET)制造领域，以及特别地涉及基于石墨烯的FET制造领域。
技术介绍
石墨烯就是碳原子排列在六角苯环结构下的二维平面薄片。理论上，自支撑石墨烯结构只有在二维空间内才会稳定，这意味着三维空间内不存在真平面石墨烯结构，所形成的弯曲结构并不稳定，例如煤灰、富勒烯(fullerenes)、纳米管或扣环(buckled) 二维结构。然而，二维石墨烯结构支撑在衬底上时，例如在碳化硅(SiC)晶体表面上，会变得稳定。目前已经生产出自支撑石墨烯薄膜，但是可能不具备理想的平坦几何形状。结构上，石墨烯具有由Sp2杂化所形成的杂化轨道。在Sp2杂化当中，2s轨道以 及三个2p轨道当中的两个混合形成三个Sp2轨道。一个剩余P-轨道形成碳原子的间的Pi ( η )-键。类似于苯的结构，石墨烯的结构具有P轨道的共轭环，即，石墨烯结构为芳香性。与诸如金刚石、非晶碳、碳纳米泡沫或富勒烯的碳的其它同素异形体不同，石墨烯只是单一原子薄层。石墨烯具有不寻常的带结构，其中只有在动量空间内布里渊区的K点处才满足锥形电子与空穴袋。电荷载流子，即是电子或空穴的能量对于载流子的动量具有线性相依性。因此，载流子表现成具有零有效质量的相对迪拉克-费米子(Dirac-Fermions),并且由迪拉克方程式所支配。石墨烯片可具有较大载流子迁移率，在4K时大于200，000cm2/V-sec。即使在300K处，该载流子迁移率还是高达15，000cm2/V-sec。石墨烯层可利用固态石墨化生长，即是利用从碳化硅晶体的表面，例如(0001)表面，升华硅原子。在大约1，150°C处，复杂的表面重建模式开始出现在石墨化初始阶段。通常，形成石墨烯层需要较高温度。本领域内也知道其它材料上的石墨烯层。例如，利用化学沉积来自富碳前驱物的碳原子，可在例如铜与镍的金属表面上形成单或多个墨烯层。石墨烯显示许多其它优势电气特性，例如接近室温处的电子相干性以及量子干涉效应。另外在石墨烯层内预期小尺度结构的弹道输运特性。虽然单层石墨烯片具有零带隙，含载流子的线性能量-动量关系，而例如双层石墨烯这类两层石墨烯展现出绝然不同的电子特性，其中可在特殊条件下建立带隙。在双层石墨烯内，两个石墨稀片以约3. 35埃的正常层叠距离彼此层叠，并且第二层绕着第一层旋转60度。此层叠结构就是所谓的A-B Bernel层叠，也是天然石墨内发现的石墨烯结构。类似于单层石墨烯，双层石墨烯在天然状态下具有零带隙。不过通过在双层石墨烯上施加电场，诱使两层的间电荷不均衡，造成不同的能带结构，其中带隙与电荷不均衡成比例。场效晶体管(FET)可使用石墨稀、石墨(包括石墨稀置层片或由石墨稀形成诸如碳纳米管的纳米结构)用于场效晶体管沟道和源极/漏极区来制造。另外，可使用用于场效晶体管沟道和源极/漏极区的半导电材料制成的纳米线，形成场效晶体管。场效晶体管的源极/漏极区需要电接触，这可使用接触材料形成。连至石墨烯/纳米结构FET内的源极/漏极区的接触需要使用具有相对低接触电阻的接触材料形成，以便获得优良的FET操作特性。
技术实现思路
在一个方面中，一种形成场效晶体管(FET)的方法，所述方法包括在衬底上沉积沟道材料，所述沟道材料包括石墨烯或纳米结构中的一种；在所述沟道材料的第一部分之上形成栅极；形成邻近所述栅极的间隔物；在所述沟道材料、栅极和间隔物之上沉积接触材料；在所述接触材料之上沉积介电材料；去除所述介电材料的一部分和所述接触材料的一部分以暴露所述栅极的所述顶部；使所述接触材料凹陷；去除所述介电材料；以及构图所述接触材料，以形成所述FET的自对准接触，所述自对准接触位于所述FET的源极区域和漏极区域之上，所述源极区域和所述漏极区域包括所述沟道材料的第二部分。在一个方面中，一种场效晶体管(FET),包括衬底；沟道材料,其位于所述衬底上，所述沟道材料包括石墨烯或纳米结构中的一种；栅极，其位于所述沟道材料的第一部分 上；以及接触，其对准所述栅极，所述接触包括金属硅化物、金属碳化物以及金属中的一种，所述接触位于所述FET的源极区域和漏极区域之上，所述源极区域和所述漏极区域包括所述沟道材料的第二部分。通过本示范实施例的技术可实现其它特征。在本文中详细描述了其它实施例，并列为所要求保护的范围一部分。为了更好了解示范实施例的特征，请参阅说明书与附图。附图说明现在请参考附图，其中多个附图中用相同编号表示相同组件图I示例具有自对准接触和栅极的石墨烯/纳米结构场效晶体管的制造方法的实施例。图2A示例衬底上的沉积的沟道材料的实施例。图2B示例在衬底上的沉积的包括纳米结构的沟道材料的实施例的顶视图。图3示例在栅极和间隔物形成之后图2A中器件的实施例。图4示例接触材料沉积之后图3中器件的实施例。图5示例介电材料沉积之后图4中器件的实施例。图6不例化学机械抛光之后图5中器件的实施例。图7示例使接触材料凹陷之后图6中器件的实施例。图8示例去除介电材料之后图7中器件的实施例。图9A示例构图该接触材料之后，具有自对准接触和栅极的石墨烯/纳米结构FET的实施例。图9B示例具有自对准接触和栅极的包括纳米结构沟道材料的石墨烯/纳米结构FET的实施例的顶视图。具体实施例方式使用底下详细讨论的示范实施例，提供具有自对准接触和栅极的石墨烯/纳米结构FET以及形成具有自对准接触和栅极的石墨烯/纳米结构FET的方法的实施例。石墨烯/纳米结构FET的沟道和源极/漏极区域在某些实施例内包括一个或多个石墨烯片，或在其它实施例内包括纳米结构，例如碳纳米管或半导体纳米线。在石墨烯/纳米结构FET的源极/漏极区域之上形成自对准到FET栅极的相对低电阻接触。该接触可由具有相对低电阻的材料形成，例如金属、硅化物或碳化物。图I示例具有自对准接触和栅极的石墨烯/纳米结构场效晶体管的制造方法100的实施例。请参考图2至图9来讨论图I。在区块101内，沟道材料203沉积在衬底上。该衬底包含位于硅衬底201上的绝缘层202，如图2A内所示。绝缘层202可包括氧化物材料，例如在某些实施例内的氧化硅(SiO2)。在某些实施例内，沟道材料203可为一个或多个石墨烯片，或在其它实施例内可包括纳米结构，例如碳纳米管或半导体纳米线。图2B示例包括衬底上纳米结构，例如碳纳米管或半导体纳米线的沟道材料203的实施例。如图2B内所示，在绝缘层202上形成纳米结构沟道材料203。然后在沟道材料203上形成栅极301，并且邻近沟道材料203之上的栅极301形 成侧壁间隔物302，如图3内所示。在某些实施例内，栅极301可从材料叠层构图，该材料叠层包含栅极电介质的薄层，例如氧化铪(HfO2)以及在该栅极电介质的薄层顶上的栅极金属，例如氮化钛(TIN)或钨(W)以及可选的在该栅极金属顶端上的栅极硬掩模，例如氮化硅(SiN)。在某些实施例内，侧壁间隔物302可包括氮化物或氧化物，并且可利用沉积间隔物材料并蚀刻，以形成侧壁间隔物302。在区块102内，在图3的器件300之上沉积接触材料401，导致图4内显示的器件400。接触材料401可包含具有相对低电阻的金属，或在某些实施例内为碳或硅。在区块103内，介电材料501沉积在接触材料401之上，如图5内所示。在某些实施例内，介电材料501本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·斯莱特，J·常，I·劳尔，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：
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