[发明专利]一种石墨烯场效应晶体管及其制造方法

权利要求书

1.一种石墨烯场效应晶体管的制造方法，包括：

提供绝缘衬底；

在所述绝缘衬底上形成石墨烯导电层；

在所述石墨烯导电层上沉积一栅介质层；

在所述栅介质层上，形成栅电极；

在上述制备的器件上沉积栅极侧墙薄膜，进行无掩膜各向异性刻蚀，在所述栅电极两侧形成栅极侧墙，所述栅电极和栅极侧墙以外区域暴露出栅介质层；

以带有所述栅极侧墙的栅电极作为掩膜，对所述栅介质层进行腐蚀，去除不被所述栅电极覆盖的栅介质；

在上述制备的器件上形成金属层，并形成源电极和漏电极，所述源电极、漏电极与所述栅电极形成自对准结构；

腐蚀所述栅极侧墙，使得所述栅电极与源电极、所述栅电极与漏电极之间形成空气隙结构。

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述绝缘衬底由SiO₂、SiC、BN、Al₂O₃、DLC中的一种或两种以上组成。

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述石墨烯导电层通过机械剥离、CVD生长转移或直接外延在衬底上形成，所述石墨烯导电层的层数为1～3层。

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述栅介质层通过两步工艺形成：

在所述石墨烯导电层上形成一层栅介质种子层；

在所述栅介质种子层上形成栅介质。

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，所述栅介质种子层选用易氧化的活泼金属，通过氧化的方法形成一薄层的氧化物种子层；或者采用有机物做栅介质沉积的种子层。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述栅介质种子层选用铝或钇通过氧化的方法形成一薄层的氧化物种子层。

7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述栅介质种子层选用苯并环丁烯做栅介质沉积的种子层。

8.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述栅介质层采用SiO₂、Si₃N₄或金属氧化物层来制备。

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述栅介质层采用氧化铝、氧化锆、氧化铪或氧化钛来制备。

10.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述栅介质层通过物理气相沉积、化学气相沉积或原子层气相沉积形成。

11.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述栅极侧墙薄膜采用Si₃N4、SiO₂或Al₂O₃来制备；以及

所述栅极侧墙薄膜生长是利用LPCVD或PECVD实现的。

12.根据权利要求11所述的制造方法，其特征在于，所述栅极侧墙薄膜采用各向异性的干法进行刻蚀；并且，在对用于形成栅极侧墙的薄膜进行干法刻蚀时，需同时保证栅介质层不被刻蚀。

13.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于，所述刻蚀栅极侧墙薄膜所用设备为RIE反应离子刻蚀机或ICP电感耦合等离子体刻蚀机。

14.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述源电极和漏电极金属层的厚度小于所述栅电极金属层的厚度。

15.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述栅极侧墙的去除采用湿法腐蚀工艺，并且在所述栅极侧墙腐蚀的同时，要保证所述栅介质和金属电极不被腐蚀。