5;其中，所述以納米線0為掩膜前需要加熱納米線5-15s， 使其軟化與柵極6緊密貼合。
[0037] 5)加熱納米線0,時(shí)間為20-40S，使納米線0對柵極6頂端形成包覆，采用蒸鍍工藝， 在襯底1表面形成源、漏電極的連接金屬層4,并光刻得到特定圖形；
[0038] 6)去除納米線0及其上覆蓋的金屬層，即得到所需的石墨烯射頻晶體管。
[0039]其中，所述帶有SiO2層11的襯底1的制作方法為提供一高阻襯底1，熱氧化在表面 形成SiO2層11，其中SiO2層11的厚度為80-100nm。
[0040]其中，所述源電極21和漏電極22的材料為&1^11、11^1或者48中的至少一種，其厚 度為80-100nm。
[0041 ]其中，所述在襯底1上形成基底31/Graphene32二維材料層的制作方法包括如下： [0042] 1)在化學(xué)氣相沉積設(shè)備中以Pt箱為襯底生長Graphene二維材料層32,再在 Graphene二維材料層32上生長基底二維材料層31，得到基底31/Graphene32二維材料層；
[0043] 2)通過鼓泡法將Pt襯底上的基底31/Graphene32二維材料層轉(zhuǎn)移到帶有SiO2層11 的襯底1上。
[0044] 其中，所述基底二維材料層31為BN或者類金剛石碳。
[0045] 其中，所述柵絕緣層5采用原子沉積設(shè)備沉積，其材料為Si02、Al203、Hf0 2或者SiN 中的至少一種，厚度為2-10nm;所述柵極6采用電子束蒸發(fā)設(shè)備沉積，其材料為Cu、Au、Ti、Al 或者Ag中的至少一種，厚度為30-100nm〇
[0046] 其中，所述核殼結(jié)構(gòu)的納米線0為通過高壓靜電紡絲形成的PMMA/PAN納米線，其直 徑為30-40nm，其靜電紡絲條件為溫度80°C，濕度25 %，針極距40cm，電壓為45KV，收集板為 金屬鋁制成的矩形方框。
[0047] 其中，所述連接金屬層的材料為Cu、Au、Ti、Al或者Ag中的至少一種，厚度為10-20nm〇
[0048] 高壓靜電紡絲技術(shù)是利用高壓靜電場對高分子溶液的擊穿作用來制備納米纖維 材料的方法，其基本原理是在噴射裝置和接收裝置間施加上10-50KV的高壓靜電場，從紡絲 液的錐體端部形成射流，并在電場中被拉伸，最終在接收裝置上形成納米纖維。調(diào)控接收電 極的電場，可獲得定向排列的納米線。整個(gè)電紡絲過程由多個(gè)可變化的參數(shù)調(diào)控，主要包括 溶液的性質(zhì)、可控變量和周圍參數(shù)。溶液的性質(zhì)包括:溶液的黏度、傳導(dǎo)性、表面張力、聚合 物分子量、偶極距和介電常數(shù);可控變量包括流量、電場力、針頭與接收屏之間的距離、針頭 的形狀、接收屏的材料成分和表面形態(tài);周圍參數(shù)包括:溫度、濕度和風(fēng)速。靜電紡絲設(shè)備價(jià) 格~2萬元，約為電子束光刻機(jī)設(shè)備的1/500,因而成本極低。
[0049]本發(fā)明將高壓靜電紡絲技術(shù)得到的核殼結(jié)構(gòu)的靜電紡絲納米線作為掩膜，納米線 直徑為30-40nm，通過自對準(zhǔn)工藝，可以低成本的制作高性能的石墨烯射頻晶體管。而采用 PMMA/PAN核殼結(jié)構(gòu)的納米線作為掩膜，其優(yōu)勢在于:如圖4所示，PMMA/PAN核殼結(jié)構(gòu)的納米 線的核為PAN，該材料具有較好的黏彈力，在高壓電場作用下，可形成直徑10-50nm的納米 線，但是其與金屬粘附性較差，不能用作掩膜板。而殼材料PMMA較脆，在高的電場作用下易 斷裂，難以獲得直徑小于IOOnm的納米線，但其軟化溫度較低，稍稍加熱即可軟化并與基底 材料緊密結(jié)合，適合作為掩膜板使用。采用PMMA包覆PAN材料，融合了 PMMA軟化溫度低和PAN 納米線直徑小的優(yōu)勢，因而適合用作小尺寸溝道材料的掩膜板。
[0050] 綜上，所以本發(fā)明采用以上技術(shù)方案，可以實(shí)現(xiàn)制作高性能的石墨烯射頻晶體管 的低成本化。
[0051] 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述石墨烯射頻晶體管包括一帶 有Si〇2層的襯底，所述襯底掩埋有源、漏電極;所述襯底上設(shè)有基底/Graphene二維材料層 以及源、漏電極的連接金屬層，所述連接金屬層覆蓋住基底/Graphene二維材料層的兩端， 所述基底/Graphene二維材料層中間上設(shè)有柵極絕緣層，所述柵極絕緣層上設(shè)有柵極;其制 作方法包括如下： 1) 通過光刻和蒸鍍工藝，在帶有Si02層的襯底上形成掩埋源、漏電極； 2) 在襯底上形成基底/Graphene二維材料層，光刻得到特定圖形； 3) 在基底/Graphene二維材料層上沉積柵絕緣層，在所述柵絕緣層上沉積柵極； 4) 在顯微設(shè)備下，將核殼結(jié)構(gòu)的納米線覆蓋到柵極表面，以納米線為掩膜，刻蝕掉未被 掩膜的柵極和柵絕緣層； 5) 加熱納米線，使納米線對柵極頂端形成包覆，采用蒸鍍工藝，在襯底表面形成源、漏 電極的連接金屬層，并光刻得到特定圖形； 6) 去除納米線及其上覆蓋的金屬層，即得到所需的石墨烯射頻晶體管。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述帶有 Si02層的襯底的制作方法為提供一高阻襯底，熱氧化在表面形成Si02層，其中Si0 2層的厚度 為80_100nm。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述源、漏 電極的材料為(：11^11、1^1或者48中的至少一種，其厚度為8〇-10〇11111。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述在襯底 上形成基底/Graphene二維材料層的制作方法包括如下： 1) 在化學(xué)氣相沉積設(shè)備中以Pt箱為襯底生長Graphene二維材料層，再在Graphene二維 材料層上生長基底二維材料層，得到基底/Graphene二維材料層； 2) 通過鼓泡法將Pt襯底上的基底/Graphene二維材料層轉(zhuǎn)移到帶有Si02層的襯底上。5. 根據(jù)權(quán)利要求1或者4所述的一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述 基底二維材料層為BN或者類金剛石碳。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述柵絕緣 層采用原子沉積設(shè)備沉積，其材料為Si02、Al 203、Hf02或者SiN中的至少一種，厚度為2-l0nm;所述柵極采用電子束蒸發(fā)設(shè)備沉積，其材料為Cu、Au、Ti、Al或者Ag中的至少一種，厚 度為 30-100nm。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述核殼結(jié) 構(gòu)的納米線為通過高壓靜電紡絲形成的PMMA/PAN納米線，其直徑為30-40nm，其靜電紡絲條 件為溫度80°C，濕度25%，針極距40cm，電壓為45KV，收集板為金屬鋁制成的矩形方框。8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述以納米 線為掩膜前需要加熱納米線5-15s，使其軟化與柵極緊密貼合。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述納米線 的加熱時(shí)間為20-40s。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，其特征在于，所述連接 金屬層的材料為&1^11、1^1或者48中的至少一種，厚度為1〇-2〇11111。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石墨烯射頻晶體管，包括一帶有SiO2層的襯底，所述襯底掩埋有源、漏電極；所述襯底上設(shè)有基底/Graphene二維材料層以及源、漏電極的連接金屬層，所述連接金屬層覆蓋住基底/Graphene二維材料層的兩端，所述基底/Graphene二維材料層中間上設(shè)有柵極絕緣層，所述柵極絕緣層上設(shè)有柵極。本發(fā)明還公開了一種石墨烯射頻晶體管的制作方法，采用核殼結(jié)構(gòu)的靜電紡絲納米線作為掩膜板，代替昂貴的電子束光刻技術(shù)實(shí)現(xiàn)柵絕緣層和柵極的刻蝕制作，實(shí)現(xiàn)了制作高性能石墨烯射頻晶體管的低成本化。
【IPC分類】H01L29/16, H01L21/336, H01L29/78
【公開號】CN105609561
【申請?zhí)枴緾N201610057510
【發(fā)明人】蘇曉
【申請人】無錫盈芯半導(dǎo)體科技有限公司
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2016年1月27日