[发明专利]二维电子材料单臂梁器件及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及微电子技术，特别是涉及一种二维电子材料单臂梁器件及其制备方法。

背景技术

二维电子材料，如石墨烯（Graphene）是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料，是世上最薄却也是机械强度最高的纳米材料。石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。

基于石墨烯优异的机械、电学等性能，石墨烯在微电子领域的应用引起人们普遍的兴趣。如何合理设计电子器件的结构、以及如何改善工艺来减少如石墨烯等二维电子材料损坏和性能下降等问题，成为当今研究的热点问题。

发明内容

本发明提供一种二维电子材料单臂梁器件及其制备方法，用以简化制备工艺，提高单臂梁器件的性能。

一方面，本发明提供了一种二维电子材料单臂梁器件，包括：

衬底；

所述衬底上形成有第一金属电极图形；

所述衬底和第一金属电极图形上形成有介质层，所述介质层形成有第一通孔图形；

所述介质层上形成有第二金属电极图形，所述第二金属电极图形中的第二金属电极未覆盖所述第一通孔图形中的第一通孔；

所述第二金属电极图形上形成有二维电子材料图形，其中，所述二维电子材料图形中的二维电子材料层部分覆盖位于所述第一通孔一侧的第二金属电极上、且部分悬空于该第一通孔中；

所述二维电子材料图形和所述第二金属电极图形上还形成有欧姆接触层图形，所述欧姆接触层图形中的欧姆接触层覆盖在二维电子材料层与第二金属电极重叠部位的上方、且该欧姆接触层与该第二金属电极接触。

另一方面，本发明还提供了一种二维电子材料单臂梁器件的制备方法，包括：

步骤101：在衬底上形成第一金属电极图形；

步骤102：在所述衬底和所述第一金属电极图形上形成介质层，并通过光刻工艺对所述介质层进行图形化处理，以得到第一通孔图形；

步骤103：在所述介质层上形成第二金属电极图形，所述第二金属电极图形中的第二金属电极未覆盖所述第一通孔图形中的第一通孔；

步骤104：在所述第二金属电极图形上形成二维电子材料图形，其中，所述二维电子材料图形中的二维电子材料层部分覆盖位于所述第一通孔一侧的第二金属电极上、且部分悬空于该第一通孔中；

步骤105：在所述二维电子材料图形和所述第二金属电极图形上形成欧姆接触层图形，所述欧姆接触层图形中的欧姆接触层覆盖在二维电子材料层与第二金属电极重叠部位的上方、且该欧姆接触层与该第二金属电极接触。

本发明提供的二维电子材料单臂梁器件及其制备方法，器件制备过程工艺简单，由于在如金属电极制备之后如两金属电极制备之后才制备二维电子材料层，因此，可减少对二维电子材料可能造成损伤的工序，降低二维电子材料受损的几率，进而提高了器件性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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为本发明实施例一提供的石墨烯单臂梁器件的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的石墨烯单臂梁器件的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的石墨烯单臂梁器件的制备方法流程图；

图4为本发明实施例提供的制备衬底的工艺结构示例；

图5a-图5b为本发明实施例提供的制备第一金属电极层的工艺结构示例；

图6a-图6b为本发明实施例提供的制备介质层及通孔的工艺结构示例；

图7a-图7b为本发明实施例提供的制备第二金属电极层的工艺结构示例；

图8a-图8b为本发明实施例提供的制备石墨烯层的工艺结构示例；

图9a-图9b为本发明实施例提供的制备欧姆接触层的工艺结构示例；

图10为本发明实施例提供的在介质层形成第一通孔图形和第二通孔图形的工艺结构示例；

图11为本发明实施例提供的形成包括金属垫的石墨烯单臂梁器件的结构示例。

附图标记：

11-衬底；            111-硅衬底；             112-二氧化硅；

12-第一金属电极；    121-第一金属电极层；     13-介质层；