CN102054869A - 一种石墨烯器件及其制造方法 - Google Patents
一种石墨烯器件及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102054869A CN102054869A CN2010102870788A CN201010287078A CN102054869A CN 102054869 A CN102054869 A CN 102054869A CN 2010102870788 A CN2010102870788 A CN 2010102870788A CN 201010287078 A CN201010287078 A CN 201010287078A CN 102054869 A CN102054869 A CN 102054869A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- gate
- graphene
- layer
- semiconductor doping
- semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 79
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 78
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 68
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 10
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 9
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 claims description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 16
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 7
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 5
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 4
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N Acetaminophen Chemical compound CC(=O)NC1=CC=C(O)C=C1 RZVAJINKPMORJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004129 HfSiO Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000005297 pyrex Substances 0.000 description 1
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/778—Field effect transistors with two-dimensional charge carrier gas channel, e.g. HEMT ; with two-dimensional charge-carrier layer formed at a heterojunction interface
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/1606—Graphene
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78603—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film characterised by the insulating substrate or support
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78606—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device
- H01L29/78618—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
- H01L29/78684—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film having a semiconductor body comprising semiconductor materials of Group IV not being silicon, or alloys including an element of the group IV, e.g. Ge, SiN alloys, SiC alloys
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
本发明公开了一种石墨烯器件结构及其制造方法，所述器件结构包括：石墨烯层；与石墨烯层相接触的栅极区；形成于栅极区两侧的、与石墨烯层相接触的半导体掺杂区，其中所述半导体掺杂区与所述栅极区相互隔离；形成于栅极区上的接触以及形成于半导体掺杂区上的接触。通过所述半导体掺杂区来提高石墨烯器件的开关比，而不必增大石墨烯材料本身的带隙亦即不牺牲材料的迁移率和器件的速度，从而使石墨烯材料在CMOS器件中的得到更好的应用。
Description
技术领域
本发明通常涉及一种半导体器件及其制造方法，具体来说，涉及一种石墨烯的半导体器件及其制造方法。
背景技术
当前，针对前瞻性先导研究，国际上最关心的是11nm-16nm技术代以后，CMOS器件是否还能象现在这样基于硅半导体衬底。一个研究热点是开发新的具有更高载流子迁移率的材料体系和新的技术手段来进一步延展摩尔定律和超越硅CMOS(Beyond Si-CMOS)，推进集成电路技术的发展。
石墨烯材料以其优异的物理性质得到了广泛的关注，比如其高的载流子迁移率、高导电性能以及高导热性能等，是被人们很看好的一种碳基材料。虽然石墨烯材料展现出了很多优异的物理特性，但由于其几乎为零的带隙，使其作为高迁移率沟道材料在CMOS器件中的应用还面临着许多挑战。目前，一些研究表明能够在一定程度上通过增大石墨烯的带隙，来提高石墨烯器件的开关比，但同时，都会或多或少会牺牲石墨烯载流子迁移率或器件的速度。
因此，有必要提出一种能增加石墨烯器件开关比而又无需增大石墨烯材料的带隙，从而不影响器件速度的石墨烯器件结构及其制造方法。
发明内容
鉴于上述问题，本发明提供了一种石墨烯器件结构，所述器件结构包括：石墨烯层；与石墨烯层相接触的栅极区；形成于栅极区两侧的、与石墨烯层相接触的半导体掺杂区，其中所述半导体掺杂区与所述栅极区相互隔离；形成于栅极区上的接触以及形成于半导体掺杂区上的接触。
此外，本发明还提供了上述石墨烯器件的制造方法，所述方法包括：A、提供SOI衬底，所述SOI衬底包括顶层硅、埋氧化层以及背衬底；B、在所述顶层硅内、埋氧化层上形成包括栅电极和其上的栅介质层的背栅极区，所述栅电极侧壁由隔离层包围，以及在所述栅电极两侧的顶层硅内形成半导体掺杂区；C、部分覆盖所述背栅极区以及半导体掺杂区以形成石墨烯层；D、在所述器件上形成绝缘层；E、在所述绝缘层内、未被石墨烯覆盖的栅电极上形成接触，以及在所述绝缘层内、未被石墨烯覆盖的半导体掺杂区上形成接触。
通过采用本发明所述的器件结构，在栅极区的两侧形成了与石墨烯层相接触的半导体掺杂区，通过所述半导体掺杂区来提高石墨烯器件的开关比，而不必增大石墨烯的带隙，因而不会降低石墨烯材料的迁移率即器件的速度，从而使石墨烯材料在CMOS器件中的得到更好的应用。
附图说明
图1示出了根据本发明实施例的石墨烯器件结构的示意图；
图2示出了根据本发明的实施例的n型石墨烯器件在各个工作模式下的能带图；
图3示出了根据本发明的实施例的p型石墨烯器件在各个工作模式下的能带图；
图4-图9B示出了根据本发明石墨烯器件的实施例各个制造阶段的示意图。
具体实施方式
本发明通常涉及一种石墨烯器件及其制造方法。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用于性和/或其他材料的使用。另外，以下描述的第一特征在第二特征之“上”的结构可以包括第一和第二特征形成为直接接触的实施例，也可以包括另外的特征形成在第一和第二特征之间的实施例，这样第一和第二特征可能不是直接接触。
参考图1，图1示出了根据本发明实施例的石墨烯器件结构的示意图，所述器件结构包括：石墨烯层202，所述石墨烯层202可以包括单层或多层的石墨烯原子；与石墨烯层202相接触的栅极区204，所述栅极区包括栅介质层204-1和栅电极204-2，所述栅介质层包括SiO2、SiON或高k介质材料(和SiO2相比，具有高的介电常数)，高k介质材料的例子包括：HfO2、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、HfZrO、Al2O3、La2O3、ZrO2、LaAlO，其组合和/或者其它适当的材料，所述栅电极包括多晶硅或金属材料(例如TiN)；形成于栅极区204两侧的、与石墨烯层202相接触的半导体掺杂区206，所述半导体掺杂区包括半导体材料，且具有n型或p型掺杂，所述n型或p型掺杂为重掺杂，所述半导体掺杂区206与所述栅极区204相互隔离，所述半导体掺杂区206为器件的源极区和漏极区；形成于栅极区204上的接触208以及形成于半导体掺杂区206上的接触208。
为了更好理解本发明，以下将详细介绍n型和p型石墨烯器件的能带图，参考图2和图3所示，所述n型石墨烯器件指半导体掺杂区为n型掺杂，所述p型石墨烯器件指半导体掺杂区为p型掺杂，其中：Vgs为栅-源电压，Vds为漏-源电压，Vthn、Vthp分别为n型、p型器件的阈值电压。
参考图2，图2为n型石墨烯器件在各个工作模式下的能带图，当栅极偏置低于阈值电压时(此例为Vgs≤0)，器件处于在截止状态，参考图2中所示截止状态的能带图，此时石墨烯中费米能级低于狄拉克点，因而载流子为空穴，而由于两端半导体掺杂区为n型，石墨烯中的空穴需要越过较高的势垒才能到达源漏区，因此器件关断，并且漏电流大小与势垒高度成指数反比。当栅极偏置高于阈值电压时(Vgs＞0)，石墨烯内费米能级高于狄拉克点，载流子为电子，两端n型半导体掺杂区对电子基本不会形成势垒，因而器件导通，参考图2中所示的线性导电或饱和状态的能带图。而由于此器件中对石墨烯的带隙没有限制，因而可以达到非常高的迁移率。
参考图3，图3为p型石墨烯器件在各个工作模式下的能带图，当栅极偏置高于阈值电压时(Vgs≥0)，器件处于在截止状态，参考图3所示截止状态的能带图，此时石墨烯中费米能级高于狄拉克点，载流子为电子，而由于两端半导体掺杂区为p型，石墨烯中的电子需要越过较高的势垒才能到达源漏区，因此器件关断，并且漏电流大小与势垒高度成指数反比。当栅极偏置低于阈值电压时(Vgs＜0)，石墨烯内费米能级低于狄拉克点，载流子为空穴，两端p型半导体掺杂区对空穴基本不会形成势垒，因而器件导通，参考图3中所示的线性导电或饱和状态的能带图。而由于此器件中对石墨烯的带隙没有限制，因而可以达到非常高的迁移率。
以上对本发明所述的石墨烯器件及能带图进行了详细介绍，通过采用本发明石墨烯器件结构，通过n型或p型的半导体掺杂区来提高石墨烯器件的开关比，同时不影响石墨烯载流子迁移率亦即不牺牲器件的速度，从而使石墨烯材料在CMOS器件中的得到更好的应用。
以下将详细描述形成上述石墨烯器件的制造方法的一个实施例，具体参考图4-图9B为本发明石墨烯器件制造方法实施例的中间步骤的示意图，包括俯视图、AA’向视图、BB’向视图。
在步骤S01，提供衬底，所述衬底包括绝缘层以及其上的半导体层。在本实施例中，所述衬底可以是SOI衬底200，参考图4A所示，所述SOI衬底200包括顶层硅200-3、埋氧化层200-2以及背衬底200-1，所述埋氧化层200-2即为衬底的绝缘层，所述顶层硅200-3即为衬底的半导体层。
在步骤S02，在所述衬底的半导体层200-3内、绝缘层200-2上形成包括栅电极204-2和其上的栅介质层204-1的背栅极区204，所述栅电极204-2侧壁由隔离层207包围，以及在所述栅电极204-2两侧的半导体层200-3内形成半导体掺杂区206，参考图5(俯视图)、图5A(AA’向视图)。
在本发明实施例中，具体来说，首先，刻蚀所述顶层硅200-3形成栅沟槽，并进行重离子掺杂，以在栅沟槽两侧的顶层硅200-3形成半导体掺杂区206，而后在栅沟槽的侧壁形成隔离层207，例如SiO2或Si3N4等，而后在栅沟槽内形成栅电极204-2，在本发明实施例中栅电极204-2包括多晶硅，在其他实施例中栅电极204-2还可以包括金属等合适的材料，可以通过在所述器件上沉积多晶硅，而后进行平坦化，例如CMP的方法，在栅沟槽内形成栅电极204-2，可选地，可以在所述多晶硅的栅电极内形成与半导体掺杂区相同类型的掺杂，参考图4(俯视图)、图4A(AA’向视图)所示。而后，进一步去除半导体掺杂区206上的隔离层207，并在栅电极204-2上形成栅介质层204-1，从而形成背栅极区204，参考图5(俯视图)、图5A(AA’向视图)。所述栅介质层包括SiO2、SiON或高k介质材料(和SiO2相比，具有高的介电常数)。
在步骤S03，部分覆盖所述背栅极区204以及半导体掺杂区206以形成石墨烯层202。在所述器件上形成石墨烯层，并进行图形化，在栅长方向上形成部分覆盖所述背栅极区204以及半导体掺杂区206的石墨烯层，参考图6(俯视图)、图6A(AA’向视图)。可以利用CVD、热分解法、微机械剥离法，以及他们的键合转移法或其他合适的方法来形成单层或多层的石墨烯材料。
在步骤S04，在所述器件上形成层间介质层208，参考图7(俯视图)、图7A(AA’向视图)。可以通过在所述器件上沉积介质材料，例如SiO2，而后将其平坦化，例如CMP(化学机械抛光)的方法，形成层间介质层208，所述层间介质层208可以是但不限于例如未掺杂的氧化硅(SiO2)、掺杂的氧化硅(如硼硅玻璃、硼磷硅玻璃等)和氮化硅(Si3N4)。
在步骤S05，在所述层间介质层208内、未被石墨烯层206覆盖的栅电极204-2上形成接触212，以及在所述层间介质层208内、未被石墨烯层206覆盖的半导体掺杂区206上形成接触212，参考图9(俯视图)、图9A(AA’向视图)和图9B(BB’向视图)。在本发明实施例中，具体来说，首先，通过掩膜刻蚀所述层间介质层208以及栅介质层204-1，暴露所述栅电极204-2以及半导体掺杂区206以形成接触孔210，参考图8(俯视图)、图8B(BB’向视图)，其中图8A(AA’向视图)为在该步骤时包括石墨烯层部分的器件的示意图。而后，用金属材料，例如W、Cu等，填充所述接触孔210以形成接触212，参考图9(俯视图)、图9B(BB’向视图)，其中图9A(AA’向视图)为在该步骤时包括石墨烯层部分的器件的示意图。优选地，在形成接触212前可以对所述半导体掺杂层206以及多晶硅栅电极204-2进行金属硅化，形成金属硅化物层，以减小接触电阻。
以上仅是实现本发明石墨烯器件结构的一个实施例，所述制造方法仅仅是示例，本领域的技术人员还可以通过其他的方法形成本发明所述石墨烯器件结构。
以上对形成本发明的石墨烯器件结构及制造方法的实施例进行了详细的描述，通过形成和石墨烯层接触的n型或p型的半导体掺杂层，来增加石墨烯的带隙，同时不影响石墨烯载流子迁移率，提高石墨烯器件的开关比，且不必牺牲器件的速度，从而使石墨烯材料在CMOS器件中的得到更好的应用。
虽然关于示例实施例及其优点已经详细说明，应当理解在不脱离本发明的精神和所附权利要求限定的保护范围的情况下，可以对这些实施例进行各种变化、替换和修改。对于其他例子，本领域的普通技术人员应当容易理解在保持本发明保护范围内的同时，工艺步骤的次序可以变化。
此外，本发明的应用范围不局限于说明书中描述的特定实施例的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法及步骤。从本发明的公开内容，作为本领域的普通技术人员将容易地理解，对于目前已存在或者以后即将开发出的工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤，其中它们执行与本发明描述的对应实施例大体相同的功能或者获得大体相同的结果，依照本发明可以对它们进行应用。因此，本发明所附权利要求旨在将这些工艺、机构、制造、物质组成、手段、方法或步骤包含在其保护范围内。
Claims (12)
1.一种石墨烯器件结构，所述结构包括：
石墨烯层；
与石墨烯层相接触的栅极区；
形成于栅极区两侧的、与石墨烯层相接触的半导体掺杂区，其中所述半导体掺杂区与所述栅极区相互隔离；
形成于栅极区上的接触以及形成于半导体掺杂区上的接触。
2.根据权利要求1所述的器件结构，其中所述半导体掺杂区具有n型或p型掺杂。
3.根据权利要求1所述的器件结构，其中所述半导体掺杂区具有重掺杂。
4.根据权利要求1所述的器件结构，其中所述栅极区包括栅介质层和栅电极。
5.根据权利要求4所述的器件结构，其中所述栅电极包括多晶硅或金属材料。
6.根据权利要求1所述的器件结构，在所述器件施加特定电压时，所述器件的工作电流的流向是从其一半导体掺杂区经石墨烯层到另一半导体掺杂区。
7.一种石墨烯器件的制造方法，所述方法包括：
A、提供衬底，所述衬底包括绝缘层以及其上的半导体层；
B、在所述衬底的半导体层内、绝缘层上形成包括栅电极和其上的栅介质层的背栅极区，所述栅电极侧壁由隔离层包围，以及在所述栅电极两侧的半导体层内形成半导体掺杂区；
C、部分覆盖所述背栅极区以及半导体掺杂区以形成石墨烯层；
D、在所述器件上形成层间介质层；
E、在所述层间介质层内、未被石墨烯层覆盖的栅电极上形成接触，以及在所述层间介质层内、未被石墨烯层覆盖的半导体掺杂区上形成接触。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述衬底为SOI衬底，所述SOI衬底包括顶层硅、埋氧化层以及背衬底。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述步骤B包括：
刻蚀所述顶层硅，以形成栅沟槽；
在栅沟槽两侧的顶层硅内形成半导体掺杂区；
在所述栅沟槽的侧壁形成隔离层，以及栅沟槽内形成包括栅电极和其上的栅介质层的背栅极区。
10.根据权利要求7所述的方法，其中所述半导体掺杂区具有重掺杂。
11.根据权利要求7所述的方法，其中所述半导体掺杂区具有n型或p型掺杂。
12.根据权利要求7所述的方法，其中所述栅电极包括多晶硅或金属材料。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102870788A CN102054869B (zh) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | 一种石墨烯器件及其制造方法 |
| PCT/CN2011/000291 WO2012034345A1 (zh) | 2010-09-17 | 2011-02-24 | 一种石墨烯器件及其制造方法 |
| US13/140,141 US8703558B2 (en) | 2010-09-17 | 2011-02-24 | Graphene device and method for manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2010102870788A CN102054869B (zh) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | 一种石墨烯器件及其制造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102054869A true CN102054869A (zh) | 2011-05-11 |
| CN102054869B CN102054869B (zh) | 2012-12-19 |
Family
ID=43959025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2010102870788A Active CN102054869B (zh) | 2010-09-17 | 2010-09-17 | 一种石墨烯器件及其制造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8703558B2 (zh) |
| CN (1) | CN102054869B (zh) |
| WO (1) | WO2012034345A1 (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102566089A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-07-11 | 东南大学 | 基于石墨烯的表面等离子体极化波分束器 |
| CN102593159A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-18 | 四川大学 | 一种增强型石墨烯场效应晶体管 |
| CN102981060A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-03-20 | 清华大学 | 石墨烯量子电容测试器件及其制备方法 |
| CN103107077A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 中国科学院微电子研究所 | 石墨烯器件及其制造方法 |
| CN104867817A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-26 | 北京工业大学 | 一种薄膜平面化的半导体工艺 |
| WO2019014901A1 (zh) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | 华为技术有限公司 | 场效应管以及制造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6124796B2 (ja) | 2010-12-08 | 2017-05-10 | ヘイデール・グラフェン・インダストリーズ・ピーエルシー | 粒状物質、それらを含む複合材料、それらの調製および使用 |
| US9472450B2 (en) | 2012-05-10 | 2016-10-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Graphene cap for copper interconnect structures |
| WO2017213929A1 (en) * | 2016-06-07 | 2017-12-14 | Board Of Regents, The University Of Texas System | Integration of monolayer graphene with a semiconductor device |
| US10164018B1 (en) * | 2017-05-30 | 2018-12-25 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor interconnect structure having graphene-capped metal interconnects |
| US10304967B1 (en) | 2018-03-02 | 2019-05-28 | Texas Instruments Incorporated | Integration of graphene and boron nitride hetero-structure device over semiconductor layer |
| CN112898953B (zh) * | 2021-01-14 | 2021-12-28 | 扬州晟至宝新材料科技有限公司 | 一种石墨烯导热膜的制备方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101385126A (zh) * | 2006-02-16 | 2009-03-11 | 卢森特技术有限公司 | 包括外延生长在单晶衬底上的石墨烯层的器件 |
| US20090174435A1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-07-09 | University Of Virginia | Monolithically-Integrated Graphene-Nano-Ribbon (GNR) Devices, Interconnects and Circuits |
| JP2009164432A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法、半導体装置および配線構造体 |
| CN101783366A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-07-21 | 复旦大学 | 一种石墨烯mos晶体管的制备方法 |
| CN101834206A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-09-15 | 清华大学 | 半导体器件结构及其形成方法 |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005285822A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-13 | Fujitsu Ltd | 半導体装置および半導体センサ |
| US8119032B2 (en) * | 2006-02-07 | 2012-02-21 | President And Fellows Of Harvard College | Gas-phase functionalization of surfaces including carbon-based surfaces |
| US7714386B2 (en) * | 2006-06-09 | 2010-05-11 | Northrop Grumman Systems Corporation | Carbon nanotube field effect transistor |
| US7732859B2 (en) * | 2007-07-16 | 2010-06-08 | International Business Machines Corporation | Graphene-based transistor |
| US7482652B1 (en) | 2008-01-02 | 2009-01-27 | International Business Machines Corporation | Multiwalled carbon nanotube memory device |
| US7772059B2 (en) * | 2008-01-16 | 2010-08-10 | Texas Instruments Incorporated | Method for fabricating graphene transistors on a silicon or SOI substrate |
| US8173095B2 (en) * | 2008-03-18 | 2012-05-08 | Georgia Tech Research Corporation | Method and apparatus for producing graphene oxide layers on an insulating substrate |
| US7952088B2 (en) * | 2008-07-11 | 2011-05-31 | International Business Machines Corporation | Semiconducting device having graphene channel |
| US8698226B2 (en) | 2008-07-31 | 2014-04-15 | University Of Connecticut | Semiconductor devices, methods of manufacture thereof and articles comprising the same |
| US7858989B2 (en) * | 2008-08-29 | 2010-12-28 | Globalfoundries Inc. | Device and process of forming device with device structure formed in trench and graphene layer formed thereover |
| JP5544796B2 (ja) * | 2009-09-10 | 2014-07-09 | ソニー株式会社 | ３端子型電子デバイス及び２端子型電子デバイス |
| US8124463B2 (en) * | 2009-09-21 | 2012-02-28 | International Business Machines Corporation | Local bottom gates for graphene and carbon nanotube devices |
| US8673703B2 (en) * | 2009-11-17 | 2014-03-18 | International Business Machines Corporation | Fabrication of graphene nanoelectronic devices on SOI structures |
-
2010
- 2010-09-17 CN CN2010102870788A patent/CN102054869B/zh active Active
-
2011
- 2011-02-24 WO PCT/CN2011/000291 patent/WO2012034345A1/zh active Application Filing
- 2011-02-24 US US13/140,141 patent/US8703558B2/en active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101385126A (zh) * | 2006-02-16 | 2009-03-11 | 卢森特技术有限公司 | 包括外延生长在单晶衬底上的石墨烯层的器件 |
| US20090174435A1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-07-09 | University Of Virginia | Monolithically-Integrated Graphene-Nano-Ribbon (GNR) Devices, Interconnects and Circuits |
| JP2009164432A (ja) * | 2008-01-08 | 2009-07-23 | Fujitsu Ltd | 半導体装置の製造方法、半導体装置および配線構造体 |
| CN101783366A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-07-21 | 复旦大学 | 一种石墨烯mos晶体管的制备方法 |
| CN101834206A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-09-15 | 清华大学 | 半导体器件结构及其形成方法 |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103107077A (zh) * | 2011-11-14 | 2013-05-15 | 中国科学院微电子研究所 | 石墨烯器件及其制造方法 |
| CN103107077B (zh) * | 2011-11-14 | 2016-09-14 | 中国科学院微电子研究所 | 石墨烯器件及其制造方法 |
| CN102566089A (zh) * | 2012-01-10 | 2012-07-11 | 东南大学 | 基于石墨烯的表面等离子体极化波分束器 |
| CN102566089B (zh) * | 2012-01-10 | 2014-02-26 | 东南大学 | 基于石墨烯的表面等离子体极化波分束器 |
| CN102593159A (zh) * | 2012-03-20 | 2012-07-18 | 四川大学 | 一种增强型石墨烯场效应晶体管 |
| CN102981060A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-03-20 | 清华大学 | 石墨烯量子电容测试器件及其制备方法 |
| CN102981060B (zh) * | 2012-09-07 | 2014-12-03 | 清华大学 | 石墨烯量子电容测试器件及其制备方法 |
| CN104867817A (zh) * | 2015-05-21 | 2015-08-26 | 北京工业大学 | 一种薄膜平面化的半导体工艺 |
| WO2019014901A1 (zh) * | 2017-07-20 | 2019-01-24 | 华为技术有限公司 | 场效应管以及制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US8703558B2 (en) | 2014-04-22 |
| US20120097923A1 (en) | 2012-04-26 |
| CN102054869B (zh) | 2012-12-19 |
| WO2012034345A1 (zh) | 2012-03-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102054869B (zh) | 一种石墨烯器件及其制造方法 | |
| CN102468333B (zh) | 一种石墨烯器件及其制造方法 | |
| KR101790605B1 (ko) | Iii-v 반도체 재료 층을 갖는 반도체 디바이스 | |
| CN104835843B (zh) | 具有异质结构沟道的场效应晶体管 | |
| CN108493246A (zh) | 半导体器件与其制作方法 | |
| US20160380074A1 (en) | Method of forming field effect transistors (fets) with abrupt junctions and integrated circuit chips with the fets | |
| JP2008028263A (ja) | 半導体装置 | |
| US8765540B2 (en) | Semiconductor structure and method for manufacturing the same | |
| CN102148158B (zh) | 一种体接触器件结构及其制造方法 | |
| CN102593159A (zh) | 一种增强型石墨烯场效应晶体管 | |
| CN102651397B (zh) | 一种半导体器件及其制造方法 | |
| CN102214688A (zh) | 一种高速晶体管结构及其制造方法 | |
| CN104282568B (zh) | 一种半导体结构及其制造方法 | |
| CN102751291B (zh) | 一种混合晶面双应变硅基cmos集成器件及制备方法 | |
| CN102194870B (zh) | 一种半导体器件及其制造方法 | |
| CN104952871A (zh) | 一种混合晶向无结cmos结构 | |
| TW201434157A (zh) | 半導體元件與其形成方法 | |
| CN103094217A (zh) | 晶体管、晶体管制作方法及包括该晶体管的半导体器件 | |
| CN102738161A (zh) | 一种双多晶双应变混合晶面Si基BiCMOS集成器件及制备方法 | |
| CN104282625B (zh) | 一种半导体结构及其制造方法 | |
| CN102820296B (zh) | 一种基于晶面选择的双多晶SOI BiCMOS集成器件及制备方法 | |
| CN102751289B (zh) | 一种基于晶面选择的三应变SOI Si基BiCMOS集成器件及制备方法 | |
| CN102751283B (zh) | 一种混合晶面应变Si应变SiGe平面BiCMOS集成器件及制备方法 | |
| CN102738165B (zh) | 一种混合晶面平面应变BiCMOS集成器件及制备方法 | |
| CN102751279B (zh) | 一种基于晶面选择的双应变BiCMOS集成器件及制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Liang Qingqing Inventor after: Jin Zhi Inventor after: Wang Wenwu Inventor after: Zhong Huicai Inventor after: Liu Xinyu Inventor after: Zhu Huilong Inventor after: Ye Tianchun Inventor before: Liang Qingqing Inventor before: Jin Zhi Inventor before: Wang Wenwu Inventor before: Zhong Huicai Inventor before: Liu Xinyu Inventor before: Zhu Huilong |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: LIANG QINGQING JIN ZHI WANG WENWU ZHONG HUICAI LIU XINYU ZHU HUILONG TO: LIANG QINGQING JIN ZHI WANG WENWU ZHONG HUICAI LIU XINYU ZHU HUILONG YE TIANCHUN |
|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |