CN115985888A - 一种由电容耦合互联得到的集成垂直器件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种由电容耦合互联得到的集成垂直器件及其制备方法：包括石墨烯场效应管、碳化硅衬底、碳化硅肖特基二极管，石墨烯场效应管和碳化硅肖特基二极管附着碳化硅衬底Si面和C面；石墨烯场效应管包括源漏电极、栅绝缘层、栅极、石墨烯沟道；碳化硅肖特基二极管包括阴极、第二阳极、第一阳极、碳化硅沟槽；利用石墨烯‑碳化硅外延体系的天然键合，分别在碳化硅衬底Si面和C面制备功能器件，碳化硅衬底作为电容，通过电容耦合直接互联得到集成垂直器件。本发明以期规避晶圆键合工艺的局限，得到同时发挥石墨烯器件及碳化硅器件本身优异性能的集成垂直器件。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件领域，更具体的说，是涉及一种由电容耦合互联得到的集成垂直器件及其制备方法。
背景技术
为了实现器件功能，多数情况下需要对多个器件进行集成互联。在目前的半导体器件集成工艺中，为了得到集成垂直器件，一般需要采用晶圆键合工艺。晶圆键合广泛用于制造用于各种功能目的的结构和器件，可以将经过抛光的半导体晶圆在不使用粘结剂的情况下结合在一起，在集成电路制造、微机电系统(MEMS)封装和多功能芯片集成等领域有广泛应用。但是，现在广泛使用的晶圆键合工艺需要高温、高压等工作条件，且对键合基片表面有严格要求，因而增加了制备集成垂直器件的工艺数量与成本。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提出了一种由电容耦合互联得到的集成垂直器件及其制备方法，以期规避晶圆键合工艺的局限，得到同时发挥石墨烯及碳化硅器件本身优异性能的集成垂直器件。
本发明的目的可通过以下技术方案实现。
本发明由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，包括碳化硅衬底，利用石墨烯-碳化硅外延体系在外延生长过程中产生的天然键合，分别在碳化硅衬底Si面和碳化硅衬底C面设置功能器件，将碳化硅衬底作为电容，利用电容耦合完成两种功能器件之间的集成。
本发明由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，利用石墨烯-碳化硅外延体系，包括由上至下依次设置的石墨烯场效应管、碳化硅衬底、碳化硅肖特基二极管，所述石墨烯场效应管附着于碳化硅衬底的Si面，所述碳化硅肖特基二极管附着于碳化硅衬底的C面；
所述石墨烯场效应管包括源漏电极、栅绝缘层、栅极、石墨烯沟道；所述源漏电极设置两个，且均附着于碳化硅衬底的Si面上；所述石墨烯沟道附着于碳化硅衬底的Si面上，且位于两个源漏电极之间；所述栅绝缘层覆盖石墨烯沟道上表面，且位于两个漏源电极之间；所述栅极位于栅绝缘层的上表面，且与两个源漏电极不接触；
所述碳化硅肖特基二极管包括阴极、第二阳极、第一阳极、碳化硅沟槽；所述第一阳极等间距附着于碳化硅衬底的C面表面，所述第一阳极彼此之间由开口向下的碳化硅沟槽间隔开；所述第二阳极至少覆盖第一阳极下表面和碳化硅沟槽的槽内顶面；所述阴极附着于碳化硅衬底的C面表面，且与第二阳极不接触。
所述碳化硅衬底的Si面和C面均经过化学机械磨抛。
所述石墨烯沟道通过图形化石墨烯得到，所述石墨烯由碳化硅外延生长制得。
两个所述源漏电极均通过侧面与所述石墨烯沟道和栅绝缘层进行接触。
所述碳化硅沟槽深度大于1μm。
所述第一阳极金属与碳化硅的功函数差小于第二阳极金属与碳化硅的功函数差。
所述源漏电极、栅极、第二阳极、阴极分别与延长至碳化硅衬底边缘的不同的侧边电极相连；所述第二阳极与栅极任一部分上下对准重合，所述阴极与石墨烯场效应管中的电极均不上下对准重合。
本发明的目的还可通过以下技术方案实现。
本发明由电容耦合直接互联得到集成垂直器件的制备方法，利用石墨烯-碳化硅外延体系在外延生长过程中产生的天然键合，分别在碳化硅衬底Si面和碳化硅衬底C面一侧制备功能器件，将碳化硅衬底作为电容，利用电容耦合完成交流信号在两种功能器件之间的传输，以此完成集成垂直器件的制备。
本发明由电容耦合直接互联得到集成垂直器件的制备方法，包含以下步骤：
第一步，在碳化硅衬底上利用外延生长的方法制备石墨烯，石墨烯位于碳化硅衬底的Si面上，得到石墨烯-碳化硅外延体系，称为石墨烯侧；碳化硅衬底的C面称为碳化硅侧；
第二步，对所述石墨烯侧及碳化硅侧同时进行光刻、刻蚀来制备各自器件功能结构部分，以此得到栅绝缘层、石墨烯沟道及碳化硅沟槽；
第三步，对所述石墨烯侧进行电极制备，制备得到源漏电极及栅极；
第四步，利用光刻胶对所述石墨烯侧器件功能部分进行保护，对所述碳化硅侧进行电极制备，以此得到第一阳极、第二阳极及阴极；
第五步，对所述石墨烯侧及碳化硅侧同时进行光刻、蒸镀来制备各自与外围电路互联的侧边电极，侧边电极一侧与所述石墨烯侧或碳化硅侧功能器件各自电极相连，另一侧延伸至样品边缘。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：
基于石墨烯-碳化硅材料体系特点，本发明提出了一种由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件制备方法及器件，该制备方法规避了制备集成垂直器件需要在不同基片(晶圆)制备后利用晶圆键合集成的工艺限制，实现了在同一个基片(晶圆)的两个基面上同时制备垂直器件的不同部分。经过该制备方法后的基片(晶圆)上器件无需晶圆键合即可完成互联并实现性能，节省了集成垂直器件的制备步骤，降低了集成垂直器件的制备成本，且避免了分别制备对集成垂直器件性能的损耗。
其次，通过电容耦合进行互联可以同时在集成垂直器件中起到高通滤波器的作用，降低整个系统的低频增益。利用上述制备方法得到的集成垂直器件可以发挥石墨烯器件及碳化硅器件本身的优越特性，并得到显著的高频整流放大能力。
附图说明
图1为本发明由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件的截面图；
图2为制备的石墨烯场效应管与碳化硅肖特基二极管的光学显微镜结果；
图3为集成垂直器件的(a)测试示意图及(b)测试电路图；
图4为本发明由电容耦合直接互联得集成垂直器件的制备方法流程图；
图5为集成垂直器件输入高频信号后得到的输出信号，其中图中细线部分代表输入信号曲线，粗线部分代表输出信号曲线。
附图标记：10-石墨烯场效应管，20-碳化硅肖特基二极管，1-源漏电极，2-栅绝缘层，3-栅极，4-石墨烯沟道，5-碳化硅衬底，6-阴极，7-第二阳极，8-第一阳极，9-碳化硅沟槽，11-双金属沟槽阳极，12-第一源表，13-外接负载，14-第二源表，15-示波器，16-信号发生器，17-侧边电极。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清晰，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实例做进一步的详细介绍。
在现有的半导体材料体系中，利用碳化硅外延生长石墨烯避免了CVD法的转移工艺并与传统半导体加工工艺兼容，是生长高质量石墨烯的有效方法。由于碳化硅材料具有的宽禁带、高热导率、高结合能、高临界击穿场强以及高电子饱和漂移速率等特点，适合于制作工作于高频、高温、大功率和强辐射环境条件下的器件；石墨烯以其高迁移率和独特的二维材料结构，同样适合于工作于上述条件下器件的制备。两者由于外延生长，石墨烯/碳化硅两种材料组成的体系天然具有键合的特点，利用上述体系可以直接在两种材料上分别制备器件，制备得到的两种器件可以通过电容耦合直接互联，而无需晶圆键合这一繁琐工艺。
鉴于晶圆键合工艺的局限，本发明利用石墨烯-碳化硅材料外延体系自身的强键合效应，在该基片的两个基面同时完成器件制备，两种器件可通过碳化硅衬底电容耦合直接互联形成集成垂直器件，而无需晶圆键合工艺制备互联并实现性能。本发明利用电容耦合直接互联得到集成垂直器件及其制备方法，该集成垂直器件包括碳化硅衬底，利用石墨烯-碳化硅外延体系在外延生长过程中产生的天然键合，分别在碳化硅衬底Si面和碳化硅衬底C面一侧制备功能器件(比如石墨烯场效应管、碳化硅肖特基二极管)，将碳化硅衬底作为电容，利用电容耦合完成两种功能器件之间的集成，利用电容耦合完成交流信号在两种功能器件之间的传输，以此完成集成垂直器件的制备。本发明节省了集成垂直器件的制备步骤，降低了集成垂直器件的制备成本，避免了分别制备对集成垂直器件性能的损耗。通过电容耦合进行互联可以同时在集成垂直器件中起到高通滤波器的作用，降低整个系统的低频增益。利用上述制备方法得到的集成垂直器件可以发挥石墨烯器件及碳化硅器件本身的优越特性，并得到显著的高频整流放大能力。
如图1所示，本发明由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，可包括由上至下依次设置的石墨烯场效应管10、碳化硅衬底5、碳化硅肖特基二极管20。所述石墨烯场效应管10附着于碳化硅衬底5的Si面，即(0001)基面。所述碳化硅肖特基二极管20附着于碳化硅衬底5的C面，即(0001)基面。所述碳化硅衬底5的(0001)基面生长有外延石墨烯(单层到多层石墨烯)；碳化硅衬底5的Si面和C面均经过化学机械磨抛(CMP)。
所述石墨烯场效应管10包括源漏电极1、栅绝缘层2、栅极3、石墨烯沟道4。所述源漏电极1设置两个，且均附着于碳化硅衬底5的Si面上。所述石墨烯沟道4附着于碳化硅衬底5的Si面上，且位于两个源漏电极1之间，所述石墨烯沟道4通过图形化石墨烯得到，所述石墨烯由碳化硅外延生长制得。所述栅绝缘层2覆盖石墨烯沟道4上表面，且位于两个漏源电极1之间。两个所述源漏电极1均通过侧面与所述石墨烯沟道4和栅绝缘层2进行接触。所述栅极3位于栅绝缘层2的上表面，且与两个源漏电极1不接触。
所述碳化硅肖特基二极管20包括阴极6、第二阳极7、第一阳极8、碳化硅沟槽9。所述第一阳极8设置多个(例如可以设置四个)，数量依照第一阳极面积决定，且等间距附着于碳化硅衬底5的C面表面，。所述第一阳极8彼此之间由开口向下的碳化硅沟槽9间隔开，所述碳化硅沟槽9深度大于1μm。所述第一阳极8金属与碳化硅的功函数差应小于第二阳极7金属与碳化硅的功函数差。所述第二阳极7至少覆盖第一阳极8下表面和碳化硅沟槽9的槽内顶面。所述阴极6附着于碳化硅衬底5的C面表面，且与第二阳极7不接触。所述第二阳极7与栅极3需要对准重合，所述阴极6与石墨烯场效应管10中的电极均不可对准重合。所述第二阳极7、第一阳极8、碳化硅沟槽9构成双金属沟槽阳极11。
石墨烯场效应管10部分位于碳化硅衬底5的Si面(0001)面，栅极3位于栅绝缘层2表面上；栅绝缘层2覆盖石墨烯沟道4；源漏电极1与石墨烯沟道4从侧面连接，且不与栅极3相连；碳化硅肖特基二极管20部分位于碳化硅衬底5的C面(0001)面，第一阳极8被碳化硅沟槽9间隔；第二阳极7覆盖第一阳极8及碳化硅沟槽9表面；阴极6与第二阳极7不相连。
其中，所述栅绝缘层2可由原子层沉积生长的Al2O3与HfO2组成，栅绝缘层2生长在石墨烯表面，通过光刻与刻蚀手段将栅绝缘层2和石墨烯图形化，石墨烯形成沟道，沟道从侧面暴露石墨烯。
制备源漏电极1的金属应与石墨烯功函数差小，在实施例中使用了Cr与Au作为源漏电极1，并保证所述源漏电极1与栅绝缘层2、石墨烯沟道4的侧面接触。
制备第一阳极的金属与碳化硅的功函数差应小于第二阳极的金属与碳化硅的功函数差，在实施例中使用了Ti作为第一阳极，Ni作为第二阳极。
所述第一阳极8需要通过制备碳化硅沟槽9间隔排布，以便于肖特基二极管保持较低的开启特性。所述碳化硅沟槽9深度需大于1μm，以便于肖特基二极管保持较高的击穿性能。所述第二阳极7需要覆盖第一阳极8及碳化硅沟槽9，以便于肖特基二极管保持较高的击穿性能。
所述的第二阳极7需要任一部分与栅极3在垂直方向对准重合，以保证以碳化硅作为电容的电容耦合得以实现。所述阴极6与整个石墨烯场效应管10不可垂直方向对准重合，以免干扰电容耦合的信号。所述的第二阳极7与栅极3的对准重合面积在0.01～0.2mm2范围内，不同对准重合面积会影响输入信号耦合频率及输出信号大小(峰-峰值)。
如图2所示，本发明由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，所述源漏电极1、栅极3、第二阳极7、阴极6分别与延长至碳化硅衬底5边缘的不同的侧边电极17相连。
对本发明由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件的测试，其示意图及电路图如图3所示。为了完成电容耦合以实现两种器件在没有晶圆键合的情况下互联，因而输入信号需要为高频信号(交流信号)；为了使得石墨烯场效应管10处在工作状态，需要给予合适源漏电压及栅压。为了方便测试，选择了碳化硅肖特基二极管20阴极作为输入电极，石墨烯场效应管10作为输出电极。第一源表12提供源漏电压Vd，第二源表14提供栅压Vg，示波器15用以接收输出信号Vout，信号发生器16用以产生输入信号Vin。
本发明利用电容耦合直接互联得到集成垂直器件的制备方法，如图4所示，具体包含以下步骤：
(1)在碳化硅衬底5上利用外延生长的方法制备石墨烯，石墨烯位于碳化硅衬底5的Si面(0001)上，以此得到石墨烯-碳化硅外延体系(下文称为石墨烯侧)。碳化硅衬底(5)的C面称为碳化硅侧。
(2)对所述石墨烯侧及碳化硅侧同时进行光刻、刻蚀来制备各自器件功能结构部分(沟道)，以此得到栅绝缘层2、石墨烯沟道4及碳化硅沟槽9。
例如，利用原子层沉积方法在上述碳化硅衬底5的Si面的石墨烯上方制备氧化铝(Al2O3)与氧化铪(HfO2)叠层，通过光刻与刻蚀工艺将上述叠层和石墨烯图形化，叠层形成栅绝缘层2，石墨烯形成石墨烯沟道4，沟道从侧面暴露石墨烯。利用光刻及刻蚀工艺在碳化硅侧等间距制备碳化硅沟槽9。
(3)利用光刻及蒸镀工艺对所述石墨烯侧进行电极制备，制备得到源漏电极1及栅极3。
(4)利用光刻胶对所述石墨烯侧器件功能部分(沟道)进行保护，在所述碳化硅侧利用光刻及蒸镀工艺进行电极制备，以此得到第一阳极8、第二阳极7及阴极6。
(5)对所述石墨烯侧及碳化硅侧同时进行光刻、蒸镀来制备各自与外围电路互联的侧边电极17。每个侧边电极17一端均与其所在侧的功能器件各电极(石墨烯侧包括源漏电极1及栅极3，碳化硅侧包括阴极6及第二阳极7)相连，另一端均延伸至样品边缘。
实施例1：
本实施例使用的碳化硅衬底5(石墨烯/碳化硅样品)的(0001)基面生长有外延石墨烯，其厚度为0.2nm(单层石墨烯)；碳化硅衬底5的(0001)基面为N型掺杂碳化硅。
本实施例制备工艺步骤如下，具体步骤如下：
(1)在碳化硅衬底5上利用外延生长的方法制备石墨烯，石墨烯位于碳化硅衬底5的硅面(0001)上，以此得到石墨烯-碳化硅外延体系(下文称为石墨烯侧)。石墨烯厚度为0.2nm(单层石墨烯)。碳化硅衬底(5)的C面称为碳化硅侧。
(2)利用原子层沉积方法在上述碳化硅衬底5的硅面的石墨烯上方制备Al2O3与HfO2叠层，Al2O3与HfO2叠层生长在石墨烯表面。通过光刻与刻蚀手段将上述叠层和石墨烯图形化，叠层形成栅绝缘层2，石墨烯形成石墨烯沟道4，沟道从侧面暴露石墨烯。利用光刻及刻蚀工艺在碳化硅侧等间距制备碳化硅沟槽9，沟槽深度为1.5μm
(3)利用光刻及蒸镀工艺对所述石墨烯侧进行电极制备，制备得到源漏电极1及栅极3。源漏电极1由Cr/Au构成。
(4)利用光刻胶对所述已制备完成的石墨烯侧器件功能部分(沟道)进行保护，在碳化硅侧利用光刻及蒸镀工艺进行电极制备，以此得到第一阳极8、第二阳极7及阴极6。第一阳极8由Ti构成，阴极6与第二阳极7均由Ni构成。
(5)对所述石墨烯侧及碳化硅侧同时进行光刻、蒸镀来制备各自与外围电路互联的侧边电极17。每个侧边电极17一端与所述石墨烯侧或碳化硅侧功能器件各自电极(石墨烯侧包括源漏电极1及栅极3，碳化硅侧包括阴极6及第二阳极7)相连，另一端延伸至样品边缘。石墨烯侧的栅极3及侧边电极17由Cr/Au构成，碳化硅侧的侧边电极17由Ni构成。
本实施例由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，从上向下包括：石墨烯场效应管10、碳化硅衬底5、碳化硅肖特基二极管20。所述石墨烯场效应管10附着于碳化硅衬底5的Si面，即(0001)基面。所述碳化硅肖特基二极管20附着于碳化硅衬底5的C面，即(0001)基面。
石墨烯场效应管10：其最上部分为栅极3，由电子束蒸镀得到的Cr/Au构成，位于栅绝缘层2表面，且不与源漏电极1接触。
栅绝缘层2生长在石墨烯沟道4表面，由ALD生长的Al2O3及HfO2组成，Al2O3生长在石墨烯表面，HfO2生长在Al2O3表面。
栅绝缘层2生长在石墨烯表面，通过光刻与反应离子刻蚀手段将栅绝缘层2和石墨烯图形化，石墨烯形成沟道，沟道从侧面暴露石墨烯，与源漏电极1从侧面完成接触。源漏电极1由电子束蒸镀得到的Cr/Au构成。
碳化硅肖特基二极管20：第一阳极8为电子束蒸镀得到的Ti。
碳化硅沟槽9将第一阳极8间隔，由光刻及反应离子刻蚀制得。碳化硅沟槽9为深度大于1μm的条带状深槽，长度与第一阳极8一致。
第二阳极7为电子束蒸镀得到的Ni，其覆盖整第一阳极8与碳化硅沟槽9内表面顶端。第二阳极7与栅极3需要在垂直方向任一部分(图1由上往下方向)对准重合，以保证以碳化硅衬底5作为电容的电容耦合得以实现。第二阳极7与栅极3的对准重合面积为0.2mm2。
阴极6为电子束蒸镀得到的Ni，其不与碳化硅肖特基二极管20其他任意电极相连。阴极6与石墨烯场效应管10的电极不可对准重合，以免碳化硅衬底5作为电容的电容耦合收到其他信号影响。
本发明由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，包括：上述由电容耦合直接互联得到的集成垂直结构；以及所述源漏电极1、栅极3、第二阳极7、阴极6分别与延长至碳化硅衬底5边缘的不同的侧边电极17相连。将制备结束的集成垂直器件接入如图3所示的测试电路。输入信号为频率3kHz、幅值为1.3V的正弦波信号，施加源漏电压Vd＝0.1V、栅压Vg＝0.4V，测试该正弦波信号在经历两种器件组成的集成垂直器件后得到的输出信号，该信号如图5所示。
由图5可知，经过本发明由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件对输入信号的处理，输入信号首先经历了整流处理，其半个周期的信号被滤去，该整流效应由(0001)基面的碳化硅肖特基二极管20完成；由于碳化硅衬底5作为电容的存在，输入信号的相位被延迟；而后，剩余半个周期的信号得到了放大，该放大效应由(0001)基面的石墨烯场效应管10完成；最终输出得到图5所示的输出信号。因而在没有晶圆键合的情况下，石墨烯场效应管10和碳化硅肖特基二极管20通过碳化硅衬底5完成电容耦合，该集成垂直器件对输入信号进行了整流放大处理并得到了输出信号，证明了两种器件的互联。其中，在本实施例中输入信号的耦合频率为3kHz，输出信号大小(峰峰值)为0.08699V。
实施例2：
按照实施例1的方法进行制备，其区别在于第二阳极7的面积为0.1mm2，第二阳极7与栅极3的对准重合面积为0.06mm2。
实施例3：
按照实施例1的方法进行制备，其区别在于第二阳极7的面积为0.03mm2，第二阳极7与栅极3的对准重合面积为0.01mm2。
实施例4：
按照实施例1的方法进行制备，其区别在于使用石墨烯/6H-SiC衬底进行制备，其余器件参数与实施例1相同
由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件不同第二阳极7与栅极3的对准重合面积对输入信号耦合频率及输出信号大小(峰-峰值)的影响，参见表1：
表1
由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件在不同碳化硅晶型情况下的输入信号耦合频率及输出信号大小(峰-峰值)，参见表2：
表2
尽管上面结合附图对本发明的功能及工作过程进行了描述，但本发明并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。
Claims (10)
1.一种由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，其特征在于，包括碳化硅衬底，利用石墨烯-碳化硅外延体系在外延生长过程中产生的天然键合，分别在碳化硅衬底Si面和碳化硅衬底C面设置功能器件，将碳化硅衬底作为电容，利用电容耦合完成两种功能器件之间的集成。
2.根据权利要求1所述的由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，其特征在于，利用石墨烯-碳化硅外延体系，包括由上至下依次设置的石墨烯场效应管(10)、碳化硅衬底(5)、碳化硅肖特基二极管(20)，所述石墨烯场效应管(10)附着于碳化硅衬底(5)的Si面，所述碳化硅肖特基二极管(20)附着于碳化硅衬底(5)的C面；
所述石墨烯场效应管(10)包括源漏电极(1)、栅绝缘层(2)、栅极(3)、石墨烯沟道(4)；所述源漏电极(1)设置两个，且均附着于碳化硅衬底(5)的Si面上；所述石墨烯沟道(4)附着于碳化硅衬底(5)的Si面上，且位于两个源漏电极(1)之间；所述栅绝缘层(2)覆盖石墨烯沟道(4)上表面，且位于两个漏源电极(1)之间；所述栅极(3)位于栅绝缘层(2)的上表面，且与两个源漏电极(1)不接触；
所述碳化硅肖特基二极管(20)包括阴极(6)、第二阳极(7)、第一阳极(8)、碳化硅沟槽(9)；所述第一阳极(8)等间距附着于碳化硅衬底(5)的C面表面，所述第一阳极(8)彼此之间由开口向下的碳化硅沟槽(9)间隔开；所述第二阳极(7)至少覆盖第一阳极(8)下表面和碳化硅沟槽(9)的槽内顶面；所述阴极(6)附着于碳化硅衬底(5)的C面表面，且与第二阳极(7)不接触。
3.根据权利要求1所述的由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，其特征在于，所述碳化硅衬底(5)的Si面和C面均经过化学机械磨抛。
4.根据权利要求1所述的由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，其特征在于，所述石墨烯沟道(4)通过图形化石墨烯得到，所述石墨烯由碳化硅外延生长制得。
5.根据权利要求1所述的由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，其特征在于，两个所述源漏电极(1)均通过侧面与所述石墨烯沟道(4)和栅绝缘层(2)进行接触。
6.根据权利要求1所述的由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，其特征在于，所述碳化硅沟槽(9)深度大于1μm。
7.根据权利要求1所述的由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，其特征在于，所述第一阳极(8)金属与碳化硅的功函数差小于第二阳极(7)金属与碳化硅的功函数差。
8.根据权利要求1所述的由电容耦合直接互联得到的集成垂直器件，其特征在于，所述源漏电极(1)、栅极(3)、第二阳极(7)、阴极(6)分别与延长至碳化硅衬底(5)边缘的不同的侧边电极(17)相连；所述第二阳极(7)与栅极(3)任一部分上下对准重合，所述阴极(6)与石墨烯场效应管(10)中的电极均不上下对准重合。
9.一种由电容耦合直接互联得到集成垂直器件的制备方法，其特征在于，利用石墨烯-碳化硅外延体系在外延生长过程中产生的天然键合，分别在碳化硅衬底Si面和碳化硅衬底C面一侧制备功能器件，将碳化硅衬底作为电容，利用电容耦合完成交流信号在两种功能器件之间的传输，以此完成集成垂直器件的制备。
10.根据权利要求9所述的由电容耦合直接互联得到集成垂直器件的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
第一步，在碳化硅衬底(5)上利用外延生长的方法制备石墨烯，石墨烯位于碳化硅衬底(5)的Si面上，得到石墨烯-碳化硅外延体系，称为石墨烯侧；碳化硅衬底(5)的C面称为碳化硅侧；
第二步，对所述石墨烯侧及碳化硅侧同时进行光刻、刻蚀来制备各自器件功能结构部分，以此得到栅绝缘层(2)、石墨烯沟道(4)及碳化硅沟槽(9)；
第三步，对所述石墨烯侧进行电极制备，制备得到源漏电极(1)及栅极(3)；
第四步，利用光刻胶对所述石墨烯侧器件功能部分进行保护，对所述碳化硅侧进行电极制备，以此得到第一阳极(8)、第二阳极(7)及阴极(6)；
第五步，对所述石墨烯侧及碳化硅侧同时进行光刻、蒸镀来制备各自与外围电路互联的侧边电极(17)，侧边电极(17)一侧与所述石墨烯侧或碳化硅侧功能器件各自电极相连，另一侧延伸至样品边缘。
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