CN110676169B - 石墨烯胶囊封装晶体管制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于石墨烯晶体管制备技术领域，提供了一种石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，包括：在第一预设衬底上生长h‑BN薄膜并利用第一光刻胶制备h‑BN台面样品；将h‑BN台面样品去除第一预设衬底后通过热释放胶带转移到石墨烯上，并去除热释放胶带以及第一光刻胶，获得石墨烯样品；其中石墨烯样品包括h‑BN台面；对石墨烯样品进行第一次刻蚀，获得较h‑BN台面大的石墨烯台面；在石墨烯台面以及h‑BN台面上分别制备源极、漏极以及栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管。本发明的石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，可以使源极和漏极与石墨烯台面形成水平面内电极接触，从而降低接触电阻，降低石墨烯胶囊封装晶体管的制备难度，提高成品率。
Description
技术领域
本发明属于石墨烯晶体管制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯胶囊封装晶体管制备方法。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角形且呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料，具有优异的光学、电学、力学特性，由于石墨烯作为二维材料具有较大的表面能，使石墨烯表面容易吸附空气中的杂质，导致制作晶体管中的石墨烯存在较大的电子散射，且当由石墨烯制备的晶体管工作时，石墨烯发热，空气中的氧与石墨烯发生反应进而导致石墨烯晶体管性能退化。
目前解决上述问题的方法是采用胶囊封装方法，将石墨烯封装于六方氮化硼h-BN薄膜内，隔绝石墨烯与空气的接触，从而避免石墨烯晶体管性能的退化。然而现有的胶囊封装形式为先制作石墨烯h-BN异质结，从而直接将石墨烯封装于h-BN内，这样制作的源漏电极只能与石墨烯形成边缘接触，而边缘接触的石墨烯与源漏电极不易对准，容易使石墨烯胶囊封装晶体管的接触电阻变得非常高，从而导致石墨烯胶囊封装晶体管的制备难度增大、成品率低。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，以解决现有技术中的石墨烯胶囊封装晶体管制备难度大，成品率低的问题。
本发明实施例提供了一种石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，包括：
在第一预设衬底上生长h-BN薄膜并利用第一光刻胶制备h-BN台面样品；
将所述h-BN台面样品去除所述第一预设衬底后通过热释放胶带转移到石墨烯上，并去除所述热释放胶带以及所述第一光刻胶，获得石墨烯样品；其中所述石墨烯样品包括所述h-BN台面样品中去除所述第一预设衬底后的h-BN台面；
对所述石墨烯样品进行第一次刻蚀，获得较所述h-BN台面大的石墨烯台面，其中所述h-BN台面在所述石墨烯台面范围内；
在所述石墨烯台面以及所述h-BN台面上分别制备源极、漏极以及栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管。
可选的，所述在第一预设衬底上生长h-BN薄膜并利用第一光刻胶制备h-BN台面样品，包括：
在第一预设衬底上生长h-BN薄膜；
在所述h-BN薄膜上旋涂第一光刻胶，对所述第一光刻胶光刻显影，获得第一光刻胶图案；
以所述第一光刻胶图案作为掩膜，对未被所述第一光刻胶图案覆盖的h-BN薄膜进行第二次刻蚀，获得h-BN台面样品。
可选的，所述将所述h-BN台面样品去除所述第一预设衬底后通过热释放胶带转移到石墨烯上，并去除所述热释放胶带以及所述第一光刻胶，获得石墨烯样品，包括：
将所述热释放胶带粘在所述h-BN台面样品的第一光刻胶图案上，采用腐蚀液腐蚀掉所述h-BN台面样品上的所述第一预设衬底，获得第一样品；
将所述第一样品平铺于生长在第二预设衬底上的石墨烯上并加热，释放掉所述热释放胶带，获得第二样品；
使用丙酮去除所述第二样品上的所述第一光刻胶图案，获得石墨烯样品。
可选的，所述腐蚀液为过硫酸铵或三氯化铁中的任一种。
可选的，所述对所述石墨烯样品进行第一次刻蚀，获得较所述h-BN台面大的石墨烯台面，包括：
在所述石墨烯样品表面旋涂第二光刻胶，对所述第二光刻胶光刻显影，获得第二光刻胶图案；
以所述第二光刻胶图案作为掩膜，对未被所述第二光刻胶图案覆盖的石墨烯进行第一次刻蚀，去除所述第二光刻胶图案，获得较所述h-BN台面大的石墨烯台面。
可选的，所述石墨烯台面和所述h-BN台面均包括一个长端和一个短端，所述h-BN台面的短端与所述石墨烯台面的短端长度相同，所述h-BN台面的长端的两个端点位于所述石墨烯台面长端的两个端点之间。
可选的，所述在所述石墨烯台面以及所述h-BN台面上分别制备源极、漏极以及栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管，包括：
在所述石墨烯台面两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的水平表面上分别制备所述源极和漏极，在所述h-BN台面上制备所述栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管。
可选的，所述在所述石墨烯台面两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的水平表面上分别制备所述源极和漏极，包括：
在所述h-BN台面、未被所述h-BN台面覆盖的石墨烯台面以及未被所述石墨烯台面覆盖的第二预设衬底上旋涂第三光刻胶，对所述第三光刻胶光刻显影，获得第三光刻胶图案；
根据所述第三光刻胶图案，在所述石墨烯台面两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的石墨烯台面的水平表面上分别沉积源极和漏极，去除所述第三光刻胶，获得所述源极和所述漏极。
可选的，所述在所述h-BN台面上制备所述栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管，包括：
在获得所述源极和漏极后的台面上旋涂第四光刻胶，对所述第四光刻胶电子束光刻并显影，获得第四光刻胶图案；
根据所述第四光刻胶图案，在所述h-BN台面上蒸发栅极，去除所述第四光刻胶，获得石墨烯胶囊封装晶体管。
可选的，所述第一预设衬底为铜；
所述第二预设衬底为碳化硅。
本发明实施例通过先制备h-BN台面样品，再将h-BN台面样品转移至石墨烯上获得包括平铺在石墨烯上的h-BN台面的石墨烯样品，对石墨烯样品进行第一次刻蚀，获得比h-BN台面大的石墨烯台面，由于先获得h-BN台面再获得石墨烯台面，可以在h-BN台面下方预留出足够大的石墨烯台面，在石墨烯台面以及h-BN台面上制备源极和漏极时，源极和漏极能够与石墨烯台面形成水平面内欧姆接触而不只是边缘接触，可以有效降低接触电阻，从而降低石墨烯胶囊封装晶体管的制备难度，提高成品率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法的流程示意图；
图2是本发明实施例提供的获得h-BN台面样品的制备方法的流程示意图；
图3(1)是本发明实施例提供的在h-BN薄膜上旋涂第一光刻胶并光刻后的剖面结构示意图；
图3(2)是本发明实施例提供的h-BN台面的剖面结构示意图；
图4是本发明实施例提供的获得石墨烯样品的制备方法的流程示意图；
图5(1)是本发明实施例提供的第一样品的剖面结构图；
图5(2)是本发明实施例提供的第二样品的剖面结构图；
图5(3)是本发明实施例提供的石墨烯样品的剖面结构示意图；
图6(1)是本发明实施例提供的在石墨烯样品表面旋涂第二光刻胶并光刻后的剖面结构示意图。
图6(2)是本发明实施例提供的对石墨烯进行第一次刻蚀后的剖面结构示意图；
图7(1)是本发明实施例提供的旋涂第三光刻胶并光刻后的剖面结构示意图；
图7(2)是本发明实施例提供的获得源极和漏极后的剖面结构示意图；
图8(1)是本发明实施例提供的旋涂第四光刻胶并光刻后的剖面结构示意图；
图8(2)是本发明实施例提供的石墨烯胶囊封装晶体管的剖面结构示意图。
图中：1-第一预设衬底；2-h-BN薄膜；21-h-BN台面；3-第一光刻胶；31-第一光刻胶图案；4-热释放胶带；5-第二预设衬底；6-石墨烯；61-石墨烯台面；7-第二光刻胶；71-第二光刻胶图案；8-第三光刻胶；81-第三光刻胶图案；91-源极；92-漏极；93-栅极；10-第四光刻胶；101-第四光刻胶图案。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，本发明实施例提供一种石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，包括：
步骤S1，在第一预设衬底上生长h-BN薄膜并利用第一光刻胶制备h-BN台面样品。
可选的，参见图2，在第一预设衬底上生长h-BN薄膜并利用第一光刻胶制备h-BN台面样品，包括：
步骤S11，在第一预设衬底上生长h-BN薄膜。
可选的，第一预设衬底可以为铜衬底，生长h-BN薄膜的厚度一般为5nm～15nm，具体根据实际情况确定，本发明实施例对h-BN薄膜的生长衬底以及生长厚度不做限定。
示例性的，在铜衬底上生长10nm或者15nm厚度的h-BN薄膜。
步骤S12，在h-BN薄膜上旋涂第一光刻胶，对第一光刻胶光刻显影，获得第一光刻胶图案。
示例性的，参见图3(1)，在h-BN薄膜2上旋涂第一光刻胶3，使第一光刻胶3完全覆盖h-BN薄膜，对第一光刻胶3进行曝光，改变想要获得的第一光刻胶图案31的性质，再对第一光刻胶3显影，使除第一光刻胶图案31以外区域的光刻胶溶于显影液，则可获得第一光刻胶图案31。
可选的，光刻胶可以分为正性胶和负性胶，曝光前对某些溶剂是可溶的，经过曝光后形成不可溶物质的是负性胶；反之，曝光前对某些物质是不可溶的，经过曝光后变成可溶物质的是正性胶，本发明实施例中可以根据实际情况选取合适的光刻胶作为第一光刻胶。
步骤S13，以第一光刻胶图案作为掩膜，对未被第一光刻胶图案覆盖的h-BN薄膜进行第二次刻蚀，获得h-BN台面样品。
其中第二次刻蚀可以为采用电感耦合等离子(Inductively Coupled Plasma，ICP)刻蚀技术，ICP刻蚀技术是干法刻蚀的一种，具有刻速快、选择比高、各向异性高、刻蚀损伤小、大面积均匀性好、刻蚀断面轮廓可控性高和刻蚀表面平整光滑等优点，用来刻蚀h-BN薄膜具有很好的刻蚀效果。
示例性的，参见图3(2)，以第一光刻胶图案31保护下层的h-BN薄膜，对未被第一光刻胶图案31覆盖的h-BN薄膜采用功率为70W的ICP刻蚀设备刻蚀5min，去除未被第一光刻胶图案31覆盖的h-BN薄膜，获得包括第一预设衬底1、h-BN台面21和第一光刻胶图形31的h-BN台面样品。
其中，ICP刻蚀设备刻蚀功率与刻蚀时间根据实际需要确定，本发明实施例在此不做限定。
步骤S2，将h-BN台面样品去除第一预设衬底后通过热释放胶带转移到石墨烯上，并去除热释放胶带以及第一光刻胶，获得石墨烯样品。
其中石墨烯样品包括h-BN台面样品中去除第一预设衬底后的h-BN台面。
可选的，参见图4，将h-BN台面样品去除第一预设衬底后通过热释放胶带转移到石墨烯上，并去除热释放胶带以及第一光刻胶，获得石墨烯样品，包括：
步骤S21，将热释放胶带粘在h-BN台面样品的第一光刻胶图案上，采用腐蚀液腐蚀掉h-BN台面样品上的第一预设衬底，获得第一样品。
可选的，腐蚀液可以为过硫酸铵或三氯化铁中的任一种。
其中，可以通过热释放胶带4固定住第一光刻胶图案31，从而固定住h-BN台面21，本发明实施例中在第一预设衬底1上制备的h-BN台面至少为一个，当制备多个h-BN台面时，可以通过热释放胶带4固定住多个第一光刻胶图案31，从而使多个h-BN台面21之间的间距固定，不会因为采用腐蚀液腐蚀掉第一预设衬底1后，多个h-BN台面散落在腐蚀液中。
图5(1)为第一样品的剖面结构示意图，示例性的，将h-BN台面样品从上到下粘在热释放胶带4上，将粘有热释放胶带的h-BN台面样品放入3摩尔三氯化铁溶液中腐蚀掉h-BN台面样品上的第一预设衬底例如铜衬底，获得第一样品。
其中腐蚀液具体的物质的量根据实际需要确定，本发明实施例只是给出一个示例，并不对腐蚀液的物质的量构成限定。
其中使用腐蚀液腐蚀掉粘在热释放胶带4上的h-BN台面上的第一预设衬底1后，留下来的第一样品漂浮于腐蚀液液面之上。
步骤S22，将第一样品平铺于生长在第二预设衬底上的石墨烯上并加热，释放掉热释放胶带，获得第二样品。
可选的，第二预设衬底可以为碳化硅，生长在第二预设衬底上的石墨烯可以为双层石墨烯，本发明实施例对此不做限定。
示例性的，将第一样品平铺于生长在第二预设衬底5上的石墨烯6上，并将第一样品以及生长在第二预设衬底5上的石墨烯6一同放置于加热台上110℃加热5min，则可以使热释放胶带4与第一光刻胶图案31分离，获得如图5(2)所示的第二样品。
其中，在加热台上加热以分离第一光刻胶图案31与热释放胶带4的加热温度与加热时间由实际情况决定，本发明实施例对此不做限定。
步骤S23，使用丙酮去除所述第二样品上的所述第一光刻胶图案，获得石墨烯样品。
参见图5(3)，为本发明实施例提供的石墨烯样品的剖面结构示意图，由图5(3)可知，石墨烯样品从下至上依次包括第二预设衬底5、石墨烯6以及h-BN台面21.
步骤S3，对石墨烯样品进行第一次刻蚀，获得较h-BN台面大的石墨烯台面。
其中h-BN台面在石墨烯台面范围内。
可选的，对所述石墨烯样品进行第一次刻蚀，获得较h-BN台面大的石墨烯台面，包括：
在石墨烯样品表面旋涂第二光刻胶，对第二光刻胶光刻显影，获得第二光刻胶图案；
以第二光刻胶图案作为掩膜，对未被第二光刻胶图案覆盖的石墨烯进行第一次刻蚀，去除第二光刻胶图案，获得较h-BN台面大的石墨烯台面。
参见图6(1)和图6(2)，在如图5(3)所示的石墨烯样品表面旋涂第二光刻胶7，对第二光刻胶光刻显影，获得第二光刻胶图案71，其中h-BN台面21位于第二光刻胶图案71内部，也就是说，第二光刻胶图案71两端间的距离比刻蚀h-BN台面时的第一光刻胶图案31两端间的距离大，以第二光刻胶图案71作为保护，使用氧等离子体刻蚀石墨烯6，则获得的石墨烯台面61两端间的距离比h-BN台面两端间的距离大，则在后续制备源极和漏极时，可以使源极和漏极与石墨烯台面形成水平面内电极接触。
示例性的，在石墨烯样品表面旋涂第二光刻胶7，对第二光刻胶光刻显影，获得第二光刻胶图案71，以第二光刻胶图案71作为掩膜，使用70W氧等离子体刻蚀设备对未被第二光刻胶图案覆盖的石墨烯刻蚀5min，获得较h-BN台面大的石墨烯台面。
其中，氧等离子体刻蚀设备刻蚀功率与刻蚀时间根据实际需要确定，本发明实施例在此不做限定。
可选的，石墨烯台面61与h-BN台面21均包括一个长端和一个短端，h-BN台面21的短端与石墨烯台面61的短端长度相同，h-BN台面21的长端的两个端点位于石墨烯台面61长端的两个端点之间。
步骤S4，在石墨烯台面以及h-BN台面上分别制备源极、漏极以及栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管。
可选的，在石墨烯台面以及h-BN台面上分别制备源极、漏极以及栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管，包括：
在石墨烯台面两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的水平表面上分别制备源极和漏极，在h-BN台面上制备栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管。
可选的，参见图7(1)和图7(2)，在石墨烯台面两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的水平表面上分别制备源极和漏极，包括：
在h-BN台面21、未被h-BN台面覆盖的石墨烯台面61以及未被石墨烯台面覆盖的第二预设衬底5上旋涂第三光刻胶8，对所述第三光刻胶光刻显影，获得第三光刻胶图案81。
根据第三光刻胶图案81，在石墨烯台面61两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的石墨烯台面的水平表面上分别沉积源极91和漏极92，去除第三光刻胶8，获得所述源极91和所述漏极92。
其中，源极91和漏极92的电极金属可以为镍、钨、铜、钴、钌、铑、钯、银、锇、铬、锗、钼、铁、铱、铂、金、钛、铝中的一种或两种以上的组合。
示例性的，在石墨烯台面61两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的石墨烯台面的水平表面上的左边沉积10nm铬与50nm金作为晶体管的源极91，在石墨烯台面61两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的石墨烯台面的水平表面上的右边沉积10nm铬与50nm金作为晶体管的漏极92。
其中，源极和漏极可以为本发明实施例中的铬与金的组合，还可以为10nm铬、50nm金以及50nm铂的组合，具体源极和漏极由几种金属组合而成视实际需要决定，无论源极或漏极由几种金属组合而成，源极或漏极的厚度一般都在10nm～500nm之间。
可选的，参见图8(1)和图8(2)，在h-BN台面上制备栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管，包括：
在获得源极和漏极后的台面21上旋涂第四光刻胶10，对第四光刻胶电子束光刻并显影，获得第四光刻胶图案101。
根据第四光刻胶图案101，在所述h-BN台面上蒸发栅极93，去除第四光刻胶10，获得石墨烯胶囊封装晶体管。
可选的，栅极可以为T-T型栅、U型栅、直栅、T型栅、G型栅或V型栅中的任一种，栅长一般在10nm～2000nm之间。
示例性的，可以在获得源极和漏极后的台面上旋涂第四光刻胶10，电子束光刻100nm长的第四光刻胶图案101，以制备100nm栅长的T型栅，根据第四光刻胶图案101，蒸发金作为栅金属，去除第四光刻胶10，获得栅极93，即获得制备完成的石墨烯胶囊封装晶体管。
本发明实施例通过先制备h-BN台面样品，去除h-BN台面样品上的第一预设衬底并通过热释放胶带转移至石墨烯上，去除石墨烯上热释放胶带以及第一光刻胶，露出h-BN台面，即先获得h-BN台面再依照h-BN台面刻蚀石墨烯，使获得的石墨烯台面比h-BN台面大，从而在后续制备源极和漏极时可以形成水平面内的电极接触，而水平面内的电极接触可以有效的降低接触电阻，从而降低石墨烯胶囊封装晶体管的制备难度，提高成品率。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
在第一预设衬底上生长h-BN薄膜并利用第一光刻胶制备h-BN台面样品；
将所述h-BN台面样品去除所述第一预设衬底后通过热释放胶带转移到石墨烯上，并去除所述热释放胶带以及所述第一光刻胶，获得石墨烯样品；其中所述石墨烯样品包括所述h-BN台面样品中去除所述第一预设衬底后的h-BN台面；
对所述石墨烯样品进行第一次刻蚀，获得较所述h-BN台面大的石墨烯台面，其中所述h-BN台面在所述石墨烯台面范围内；
在所述石墨烯台面以及所述h-BN台面上分别制备源极、漏极以及栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管；
所述石墨烯台面和所述h-BN台面均包括一个长端和一个短端，所述h-BN台面的短端与所述石墨烯台面的短端长度相同，所述h-BN台面的长端的两个端点位于所述石墨烯台面长端的两个端点之间；
所述在所述石墨烯台面以及所述h-BN台面上分别制备源极、漏极以及栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管，包括：
在所述石墨烯台面两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的水平表面上分别制备所述源极和漏极，在所述h-BN台面上制备所述栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管。
2.如权利要求1所述的石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，其特征在于，所述在第一预设衬底上生长h-BN薄膜并利用第一光刻胶制备h-BN台面样品，包括：
在第一预设衬底上生长h-BN薄膜；
在所述h-BN薄膜上旋涂第一光刻胶，对所述第一光刻胶光刻显影，获得第一光刻胶图案；
以所述第一光刻胶图案作为掩膜，对未被所述第一光刻胶图案覆盖的h-BN薄膜进行第二次刻蚀，获得h-BN台面样品。
3.如权利要求2所述的石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，其特征在于，所述将所述h-BN台面样品去除所述第一预设衬底后通过热释放胶带转移到石墨烯上，并去除所述热释放胶带以及所述第一光刻胶，获得石墨烯样品，包括：
将所述热释放胶带粘在所述h-BN台面样品的第一光刻胶图案上，采用腐蚀液腐蚀掉所述h-BN台面样品上的所述第一预设衬底，获得第一样品；
将所述第一样品平铺于生长在第二预设衬底上的石墨烯上并加热，释放掉所述热释放胶带，获得第二样品；
使用丙酮去除所述第二样品上的所述第一光刻胶图案，获得石墨烯样品。
4.如权利要求3所述的石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，其特征在于，所述腐蚀液为过硫酸铵或三氯化铁中的任一种。
5.如权利要求1所述的石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，其特征在于，所述对所述石墨烯样品进行第一次刻蚀，获得较所述h-BN台面大的石墨烯台面，包括：
在所述石墨烯样品表面旋涂第二光刻胶，对所述第二光刻胶光刻显影，获得第二光刻胶图案；
以所述第二光刻胶图案作为掩膜，对未被所述第二光刻胶图案覆盖的石墨烯进行第一次刻蚀，去除所述第二光刻胶图案，获得较所述h-BN台面大的石墨烯台面。
6.如权利要求1所述的石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，其特征在于，所述在所述石墨烯台面两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的水平表面上分别制备所述源极和漏极，包括：
在所述h-BN台面、未被所述h-BN台面覆盖的石墨烯台面以及未被所述石墨烯台面覆盖的第二预设衬底上旋涂第三光刻胶，对所述第三光刻胶光刻显影，获得第三光刻胶图案；
根据所述第三光刻胶图案，在所述石墨烯台面两端的垂直侧壁和未被h-BN台面覆盖的石墨烯台面的水平表面上分别沉积源极和漏极，去除所述第三光刻胶，获得所述源极和所述漏极。
7.如权利要求6所述的石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，其特征在于，所述在所述h-BN台面上制备所述栅极，获得石墨烯胶囊封装晶体管，包括：
在获得所述源极和漏极后的台面上旋涂第四光刻胶，对所述第四光刻胶电子束光刻并显影，获得第四光刻胶图案；
根据所述第四光刻胶图案，在所述h-BN台面上蒸发栅极，去除所述第四光刻胶，获得石墨烯胶囊封装晶体管。
8.如权利要求3所述的石墨烯胶囊封装晶体管的制备方法，其特征在于，
所述第一预设衬底为铜；
所述第二预设衬底为碳化硅。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102891251A (zh) * | 2012-09-13 | 2013-01-23 | 北京大学 | 一种石墨烯霍尔元件的封装结构及封装方法 |
| CN103258849A (zh) * | 2012-02-15 | 2013-08-21 | 西安电子科技大学 | 一种石墨烯场效应晶体管及其制备方法 |
| CN103633024A (zh) * | 2013-11-11 | 2014-03-12 | 西安电子科技大学 | 一种大规模h-BN介质石墨烯集成电路制备方法 |
| CN103943512A (zh) * | 2014-05-07 | 2014-07-23 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种降低石墨烯与电极接触电阻的方法 |
| CN103985762A (zh) * | 2014-03-28 | 2014-08-13 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 超低欧姆接触电阻石墨烯晶体管及其制备方法 |
| CN105405965A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-03-16 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种高灵敏度石墨烯磁场传感器及其制备方法 |
| CN108675259A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-19 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 压力传感器 |
| CN109119474A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-01 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 常关型场效应晶体管 |
| US10304967B1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-05-28 | Texas Instruments Incorporated | Integration of graphene and boron nitride hetero-structure device over semiconductor layer |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9362364B2 (en) * | 2009-07-21 | 2016-06-07 | Cornell University | Transfer-free batch fabrication of single layer graphene devices |
| WO2012119125A2 (en) * | 2011-03-02 | 2012-09-07 | Xiangfeng Duan | High performance graphene transistors and fabrication processes thereof |
| KR101878745B1 (ko) * | 2011-11-02 | 2018-08-20 | 삼성전자주식회사 | 에어갭을 구비한 그래핀 트랜지스터, 그를 구비한 하이브리드 트랜지스터 및 그 제조방법 |
| US8809153B2 (en) * | 2012-05-10 | 2014-08-19 | International Business Machines Corporation | Graphene transistors with self-aligned gates |
| WO2014171320A1 (ja) * | 2013-04-18 | 2014-10-23 | 富士電機株式会社 | 積層体および積層体の製造方法 |
| CN105097478B (zh) * | 2015-07-24 | 2019-12-24 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 在栅极表面生长石墨烯的方法及在源漏极表面生长石墨烯的方法 |
| JP6555069B2 (ja) * | 2015-10-15 | 2019-08-07 | 富士通株式会社 | 半導体デバイス及びその製造方法 |
| WO2018076268A1 (zh) * | 2016-10-28 | 2018-05-03 | 华为技术有限公司 | 场效应晶体管结构及其制作方法 |
-
2019
- 2019-09-05 CN CN201910837111.0A patent/CN110676169B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103258849A (zh) * | 2012-02-15 | 2013-08-21 | 西安电子科技大学 | 一种石墨烯场效应晶体管及其制备方法 |
| CN102891251A (zh) * | 2012-09-13 | 2013-01-23 | 北京大学 | 一种石墨烯霍尔元件的封装结构及封装方法 |
| CN103633024A (zh) * | 2013-11-11 | 2014-03-12 | 西安电子科技大学 | 一种大规模h-BN介质石墨烯集成电路制备方法 |
| CN103985762A (zh) * | 2014-03-28 | 2014-08-13 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 超低欧姆接触电阻石墨烯晶体管及其制备方法 |
| CN103943512A (zh) * | 2014-05-07 | 2014-07-23 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种降低石墨烯与电极接触电阻的方法 |
| CN105405965A (zh) * | 2015-12-09 | 2016-03-16 | 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 | 一种高灵敏度石墨烯磁场传感器及其制备方法 |
| US10304967B1 (en) * | 2018-03-02 | 2019-05-28 | Texas Instruments Incorporated | Integration of graphene and boron nitride hetero-structure device over semiconductor layer |
| CN108675259A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-10-19 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 压力传感器 |
| CN109119474A (zh) * | 2018-08-16 | 2019-01-01 | 中国电子科技集团公司第十三研究所 | 常关型场效应晶体管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110676169A (zh) | 2020-01-10 |
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