本實用新型專利技術提供了一種硅基石墨烯場效應晶體管，其特征在于，自下而上包括：柵電極、低阻硅層、柵極氧化物層以及石墨烯層，該晶體管的源區和漏區位于該石墨烯層中，溝道區位于源區和漏區之間。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）
【技術實現步驟摘要】
本技術涉及半導體器件領域，特別涉及硅基石墨烯晶體管。
技術介紹
石墨烯(Graphene)是一種由單層或數層(低于100層)碳原子組成的薄片，這樣的二維石墨薄片被證實有許多超強屬性，如它的電子在亞微米距離中以彈道方式輸運，不會有任何的散射，具有非常吸引人的導電能力，這為制造超性能晶體管提供了條件。石墨烯晶體管可以在室溫下工作，有預言石墨烯薄膜可能最終替代硅，因為石墨烯晶體管比硅管更高效，更快而耗能更低。石墨烯給半導體行業帶來了一個新的機遇，當未來65nm、45nm甚至32nm的硅制程不能滿足半導體工業需求的時候，或許就應該由石墨烯來替代它。
技術實現思路
本技術提供了一種硅基石墨烯場效應晶體管，其特征在于，自下而上包括柵電極、低阻硅層、柵極電介質層以及石墨烯層，該晶體管的源區和漏區位于該石墨烯層中，溝道區位于源區和漏區之間。所述低阻硅層的電阻率為0.01-10 Q Cm，或者摻雜濃度為lE18-lE20/cm3。由此，本技術實現了比硅晶體管更高效、更快而耗能更低的石墨烯晶體管。可選地，所述低阻硅層是p型或n型的。可選地，所述低阻硅層由具有(111)或(100)或(110)晶面的硅襯底構成。可選地，所述柵極電介質層由氧化所述低阻硅層的一部分而形成的二氧化硅層、淀積在所述低阻硅層上的二氧化硅層、或者淀積在所述低阻硅層上的高k電介質層構成。可選地，所述石墨烯層由石墨烯二維晶體材料構成。可選地，所述石墨烯層由碳化硅膜熱分解而形成的石墨烯二維晶體材料構成；所述石墨烯二維晶體材料的層數由所述碳化硅膜的碳硅雙原子層數決定。可選地，所述碳化硅膜的厚度為I 100個碳硅雙原子層。附圖說明圖I示出了根據本技術的硅基石墨烯場效應晶體管的一個例子的示意性剖面圖。具體實施方式如圖I所示，根據本技術的場效應晶體管自下而上依次包括柵電極100、低阻硅層200、柵極電介質層300以及石墨烯層400，該晶體管的源區410和漏區420位于該石墨烯層400中，溝道區位于源區410和漏區420之間。源區410和漏區420上方分別還有相應的源電極510和漏電極520。所述低阻硅層200可以是p型或n型的，優選的，所述低阻硅層200可以由具有(111)或(100)或(110)晶面的硅襯底構成。所述低阻硅層200的電阻率為0. 01-10Q Cm，或者摻雜濃度為lE18-lE20/cm3。所述柵極電介質層300可以由氧化所述低阻硅層200的一部分而形成的二氧化硅層、淀積在所述低阻硅層上的二氧化硅層、或者淀積在所述低阻硅層上的高k電介質層構成。優選的，所述石墨烯層400可以由石墨烯二維晶體材料構成。優選的，所述石墨烯層由碳化硅膜熱分解而形成的石墨烯二維晶體材料構成；所述石墨烯二維晶體材料的層數由所述碳化硅膜的碳硅雙原子層數決定。可選地，所述碳化硅膜的厚度為I 100個碳硅雙原子層。所述柵電極100可以由例如用磁控濺射方法在所述低阻硅層200背面濺射形成的金屬層構成，厚0. 5-1微米。所述金屬可以是招或銀，在300-600°C溫度、Ar氣氛或N2氣氛下快速退火1-5分鐘，以與所述低阻硅層200之間形成歐姆接觸。所述金屬也可以是金或鎳或鉬等，在600-1050°C溫度、真空或Ar氣氛下快速退火約1_5分鐘，以與所述低阻硅層 200之間形成歐姆接觸。源電極510和漏電極520可以是例如用電子束蒸發方法在石墨烯層上形成的諸如鉬或金等的金屬，厚100-500納米，其與所述石墨烯層之間形成歐姆接觸。以上以舉例的方式描述了根據本技術的硅基石墨烯場效應晶體管，然而，這并不意圖限制本專利技術的保護范圍。本領域技術人員可以想到的上述實例的任何修改或變型都落入由所附權利要求限定的本技術的范圍內。權利要求1.一種硅基石墨烯場效應晶體管，其特征在于，自下而上包括柵電極、低阻硅層、柵極電介質層以及石墨烯層，該晶體管的源區和漏區位于該石墨烯層中，溝道區位于源區和漏區之間。2.根據權利要求I所述的晶體管，其特征在于所述低阻硅層是p型或n型的。3.根據權利要求I所述的晶體管，其特征在于所述低阻硅層由具有(111)或(100)或(110)晶面的硅襯底構成。4.根據權利要求I所述的晶體管，其特征在于所述柵極電介質層由氧化所述低阻硅層的一部分而形成的二氧化硅層、淀積在所述低阻硅層上的二氧化硅層、或者淀積在所述低阻硅層上的高k電介質層構成。5.根據權利要求1-4中任一項所述的晶體管，其特征在于所述石墨烯層由石墨烯二維晶體材料構成。6.根據權利要求5所述的晶體管，其特征在于所述石墨烯層由碳化硅膜熱分解而形成的石墨烯二維晶體材料構成。7.根據權利要求6所述的晶體管，其特征在于所述石墨烯二維晶體材料的層數由所述碳化娃膜的碳娃雙原子層數決定。8.根據權利要求7所述的晶體管，其特征在于所述碳化硅膜的厚度為I 100個碳娃雙原子層。專利摘要本技術提供了一種硅基石墨烯場效應晶體管，其特征在于，自下而上包括柵電極、低阻硅層、柵極氧化物層以及石墨烯層，該晶體管的源區和漏區位于該石墨烯層中，溝道區位于源區和漏區之間。文檔編號H01L29/78GK202633318SQ20122004751公開日2012年12月26日 申請日期2012年2月14日 優先權日2012年2月14日專利技術者況維維, 劉興舫, 唐治, 陳中 申請人:北京中瑞經緯科技有限公司本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種硅基石墨烯場效應晶體管，其特征在于，自下而上包括：柵電極、低阻硅層、柵極電介質層以及石墨烯層，該晶體管的源區和漏區位于該石墨烯層中，溝道區位于源區和漏區之間。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：況維維，劉興舫，唐治，陳中，
申請(專利權)人：北京中瑞經緯科技有限公司，
類型：實用新型
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。