晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术提供了晶体管和该晶体管的制造方法。晶体管可以包括石墨烯和由石墨烯转变的材料。该晶体管可以包括沟道层和栅绝缘层，该沟道层包括石墨烯，该栅绝缘层包括由石墨烯转变的材料。由石墨烯转变的材料可以是氟化石墨烯。沟道层可以包括图案化的石墨烯区域。图案化的石墨烯区域可以通过由石墨烯转变的区域来限定。图案化的石墨烯区域可具有纳米带或纳米网结构。晶体管的栅极可以包括石墨烯。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及晶体管和该晶体管的制造方法，更具体地，涉及石墨烯晶体管和石墨烯晶体管的制造方法。
技术介绍
石墨烯是由碳原子构成的单层六方结构，其在化学上和结构上是稳定的，并且表现出优异的电/物理性能。例如，石墨烯具有高达大约2X105cm2/Vs的电荷迁移率，这比硅(Si)快一百倍，并且具有大约108A/cm2的电流密度，这比铜(Cu)大一百倍。因此，石墨烯作为可以克服对普通器件的限制的下一代材料已经引起了关注。由于石墨烯的各种优点，已经开展了许多将石墨烯应用于各种电子装置(例如，晶体管)的研究。然而，事实上，由于在形成石墨烯的工艺中存在一些限制，所以难以通过使用石墨烯来制造器件。另外，在石墨烯与另一材料之间的界面发生的缺陷会使得包括石墨烯的电子装置的特性退化。
技术实现思路
提供了晶体管，其使用石墨烯和由石墨烯转变的材料。提供了防止石墨烯沟道层和与该石墨烯沟道层接触的材料层(例如，栅绝缘层)之间的界面缺陷的晶体管。提供了其中沟道层、栅绝缘层和栅极由石墨烯或从石墨烯转变的材料形成的晶体管。提供了制造晶体管的方法。附加的方面将在随后的描述中部分地阐述，并且部分地由该描述而明显，或可以通过实践给出的实施例而习之。根据本专利技术的一个方面，晶体管包括:沟道层，包括石墨烯；栅绝缘层，设置在沟道层的表面上并且包括氟化石墨烯；栅极，设置为面对沟道层，栅绝缘层插置在栅极与沟道层之间；以及源极和漏极，分别电连接到沟道层的第一和第二区域。栅极可以包括石墨烯。沟道层可以包括图案化的石墨烯区域，所述图案化的石墨烯区域是纳米尺度图案化的区域。沟道层可以包括氟化石墨烯区域和非氟化石墨烯区域，该非氟化石墨烯区域可以与该图案化的石墨烯区域相应。图案化的石墨烯区域可以包括石墨烯纳米带(GNR)区域。图案化的石墨烯区域可以包括石墨烯纳米网(GNM)区域。沟道层可以是单层石墨烯。栅绝缘层可以是氟化的单层石墨烯。栅绝缘层可以还包括设置在氟化石墨烯与栅极之间的绝缘层。栅绝缘层可以设置在沟道层的一部分上，源极可以设置在栅绝缘层一侧的沟道层上，漏极可以设置在栅绝缘层另一侧的沟道层上。晶体管可以还包括:第一石墨烯区域，设置在沟道层与源极之间；以及第二石墨烯区域，设置在沟道层与漏极之间。根据本专利技术的另一方面，晶体管包括:沟道层，包括由附接有化学改进剂的石墨烯构成的区域和由该区域限定的图案化的石墨烯区域；栅绝缘层，设置在沟道层的表面上；栅极，设置为面对沟道层，栅绝缘层设置在栅极与沟道层之间；以及源极和漏极，分别电连接到沟道层的第一和第二区域。由附接有化学改进剂的石墨烯构成的区域可以是由未附接所述化学改进剂的石墨烯而化学转变的。由附接有化学改进剂的石墨烯构成的该区域可以是氟化石墨烯区域。图案化的石墨烯区域可以包括石墨烯纳米带(GNR)区域或石墨烯纳米网(GNM)区域。栅绝缘层可以包括氟化石墨烯。栅极可以包括石墨烯。根据本专利技术的另一方面，晶体管包括:沟道层、栅绝缘层、栅极、源极和漏极，其中沟道层、栅绝缘层和栅极包括石墨烯和由附接有化学改进剂的石墨烯构成的材料中的至少一种。由附接有化学改进剂的石墨烯构成的材料是由未附接化学改进剂的石墨烯而化学转变的。栅绝缘层可以包括氟化石墨烯。沟道层可以包括石墨烯。沟道层可以包括氟化石墨烯区域和由氟化石墨烯区域限定的图案化的石墨烯区域。栅极可以包括石墨烯。根据本专利技术的另一方面，制造晶体管的方法包括:形成多层结构，该多层结构包括沟道层和栅绝缘层，该沟道层包括石墨烯，该栅绝缘层包括氟化石墨烯；形成栅极，该栅极设置为面对沟道层，栅绝缘层插置在栅极与沟道层之间；以及形成源极和漏极，该源极和漏极分别电连接到沟道层的第一和第二区域。形成多层结构可以包括:在基板上形成多层石墨烯，该多层石墨烯包括第一石墨烯和第二石墨烯；以及将至少一部分的第二石墨烯转变成氟化石墨烯。该方法可以还包括:在第二石墨烯上形成具有开口的掩模图案；将第二石墨烯的通过该开口暴露的区域转变成氟化石墨烯；以及去除掩模图案和在掩模图案下面的第二石墨稀部分。形成多层结构可以包括:在基板上形成第一石墨烯；以及将氟化石墨烯从另一基板转移到第一石墨烯上。该方法可以还包括图案化该氟化石墨烯。通过用XeF2处理石墨烯可以形成氟化石墨烯。XeF2处理可以在室温下执行。可以通过热氟化工艺由石墨烯形成氟化石墨烯。可以通过利用氟(F2)气体在大约500°C至大约600°C范围内的温度下执行所述热氟化工艺。栅极可以包括石墨烯。该方法可以包括:在基板上形成多层石墨烯，该多层石墨烯包括第一石墨烯和第二石墨烯；将一部分的第二石墨烯转变成氟化石墨烯；将第三石墨烯转移到第二石墨烯上；以及通过图案化第三石墨烯而在氟化石墨烯上形成图案化的石墨烯，其中沟道层包括第一石墨烯，栅绝缘层包括由第二石墨烯转变的氟化石墨烯，栅极包括图案化的石墨烯。根据本专利技术的另一方面，制造晶体管的方法包括:提供包括沟道层和在该沟道层上的栅绝缘层的多层结构，该沟道层包括图案化的石墨烯区域，该图案化的石墨烯区域通过由石墨烯化学转变的区域来限定；形成栅极，该栅极设置为面对沟道层，栅绝缘层插置在栅极与沟道层之间；以及形成源极和漏极，该源极和漏极分别电连接到沟道层的第一和第二区域。由石墨烯化学转变的区域可以是氟化石墨烯区域。图案化的石墨烯区域可以包括石墨烯纳米带(GNR)区域或石墨烯纳米网(GNM)区域。栅绝缘层可以包括氟化石墨烯。提供多层结构可以包括:在第一基板上形成多层石墨烯，该多层石墨烯包括第一石墨烯和第二石墨烯；通过化学转变一部分的第二石墨烯来限定图案化的石墨烯区域；将第一石墨烯和包括图案化的石墨烯区域的第二石墨烯转移到第二基板上；以及通过化学转变第一石墨烯的设置在图案化的石墨烯区域上的区域来形成栅绝缘层。在形成栅绝缘层之后，该方法可以还包括:将第三石墨烯转移到栅绝缘层上；以及由第三石墨烯形成栅极区。在形成栅极区之后，该方法可以还包括:去除第三石墨烯的在栅极区两侧的部分，以暴露部分的第一石墨烯；以及去除第一石墨烯的在栅极区两侧暴露的部分，以暴露部分的第二石墨烯。源极和漏极可以形成在第二石墨烯的在栅极区两侧暴露的部分上。【附图说明】通过下文结合附图对实施例的描述，这些和/或其他方面将变得明显且更易于理解，附图中:图1是示出根据本专利技术实施例的晶体管的截面图；图2A和图2B是示出石墨烯和氟化石墨烯的原子结构的化学结构图形；图3是示出根据本专利技术另一实施例的晶体管的截面图；图4是示出根据本专利技术另一实施例的晶体管的截面图；图5是平面图，示范地示出图4中的晶体管的主要元件的平面结构；图6是示出图5的改进的示例的平面图；图7A至图7E是截面图，示出根据本专利技术实施例的晶体管的制造方法；图8A至图8D是截面图，示出根据本专利技术另一实施例的晶体管的制造方法；图9A至图9E是截面图，示出根据本专利技术另一实施例的晶体管的制造方法；图1OA至图1OP是截面图，示出根据本专利技术另一实施例的晶体管的制造方法；图11是示出根据本专利技术另一实施例的晶体管的一部分的截面图。【具体实施方式】现在将参考其中示出示例实施例的附图更充分地描述不同的示例实施例。将理解，当元件被称为“连接到”或““耦接到”另一元件时，它能够直接连接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管，包括：沟道层，包括石墨烯；栅绝缘层，设置在所述沟道层的表面上并且包括氟化石墨烯；栅极，设置为面对所述沟道层，所述栅绝缘层插置在所述栅极与所述沟道层之间；以及源极和漏极，分别电连接到所述沟道层的第一和第二区域。

【技术特征摘要】
2012.07.23 KR 10-2012-00802511.一种晶体管，包括: 沟道层，包括石墨烯； 栅绝缘层，设置在所述沟道层的表面上并且包括氟化石墨烯； 栅极，设置为面对所述沟道层，所述栅绝缘层插置在所述栅极与所述沟道层之间；以及 源极和漏极，分别电连接到所述沟道层的第一和第二区域。2.如权利要求1所述的晶体管，其中所述栅极包括石墨烯。3.如权利要求1所述的晶体管，其中所述沟道层包括图案化的石墨烯区域，所述图案化的石墨烯区域是纳米尺度的图案化的区域。4.如权利要求3所述的晶体管，其中所述沟道层包括氟化石墨烯区域和非氟化石墨烯区域，该非氟化石墨烯区域与该图案化的石墨烯区域相应。5.如权利要求3所述的晶体管，其中所述图案化的石墨烯区域包括石墨烯纳米带(GNR)区域。6.如权利要求3所述的晶体管，其中所述图案化的石墨烯区域包括石墨烯纳米网(GNM)区域。7.如权利要求1所述的晶体管，其中所述沟道层是单层石墨烯。8.如权利要求1所述的晶体管，其中所述栅绝缘层是氟化的单层石墨烯。9.如权利要求1所述的晶体管，其中所述栅绝缘层还包括设置在所述氟化石墨烯与所述栅极之间的绝缘层。10.如权利要求1所述的晶体管，其中所述栅绝缘层设置在所述沟道层的一部分上，所述源极设置在所述栅绝缘层一侧的所述沟道层上，所述漏极设置在所述栅绝缘层另一侧的所述沟道层上。11.如权利要求10所述的晶体管，还包括: 第一石墨烯区域，设置在所述沟道层与所述源极之间；以及 第二石墨烯区域，设置在所述沟道层与所述漏极之间。12.—种晶体管，包括: 沟道层，包括由附接有化学改进剂的石墨烯构成的区域和由该区域限定的图案化的石墨稀区域； 栅绝缘层，设置在所述沟道层的表面上； 栅极，设置为面对所述沟道层，所述栅绝缘层设置在所述栅极与所述沟道层之间；以及 源极和漏极，分别电连接到所述沟道层的第一和第二区域。13.如权利要求12所述的晶体管，其中由附接有化学改进剂的石墨烯构成的所述区域是由未附接所述化学改进剂的石墨烯而化学转变的。14.如权利要求12所述的晶体管，其中由附接有化学改进剂的石墨烯构成的所述区域是氟化石墨烯区域。15.如权利要求12所述的晶体管，其中所述图案化的石墨烯区域包括石墨烯纳米带(GNR)区域或石墨烯纳米网(GNM)区域。16.如权利要求12所述的晶体管，其中所述栅绝缘层包括氟化石墨烯。17.如权利要求12所述的晶体管，其中所述栅极包括石墨烯。18.一种晶体管，包括:沟道层、栅绝缘层、栅极、源极和漏极，其中所述沟道层、所述栅绝缘层和所述栅极包括石墨烯和由附接有化学改进剂的石墨烯构成的材料中的至少一种。19.如权利要求18所述的晶体管，其中由附接有化学改进剂的石墨烯构成的所述材料是由未附接所述化学改进剂的石墨烯而化学转变的。20.如权利要求18所述的晶体管，其中所述栅绝缘层包括氟化石墨烯。21.如权利要求18所述的晶体管，其中所述沟道层包括石墨烯。22.如权利要求21所述的晶体管，其中所述沟道层包括氟化石墨烯区域和由所述氟化石墨烯区域限定的图案化的石墨烯区域。23.如权利要求18所述的晶体管，其中所述栅极包括石墨烯。24.一种制造晶体管的方法，该方法包括: 形成多层结构，其包括沟道层和栅绝缘层，该沟道层包括石墨烯，该栅绝缘层包括氟化石墨烯； 形成栅极，该栅极设置为面对所述沟道层，所述栅绝缘层插置在所述栅极与所述沟道层...

【专利技术属性】
技术研发人员：李昌承，金容诚，李周浩，郑镛席，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：