[发明专利]石墨烯和氮化硼异质结构器件在半导体层上的集成

权利要求书

1.一种微电子器件，包括：

具有半导体材料的衬底；

栅控石墨烯组件，所述栅控石墨烯组件包括：石墨层，所述石墨层包括在所述衬底上方的至少一层石墨烯，所述石墨层具有沟道区，与所述沟道区相邻的第一接触区和与所述沟道区相邻的第二接触区；以及在所述沟道区上方的栅极；

在所述第一接触区中的所述石墨层上的第一连接；

在所述第二接触区中的所述石墨层上的第二连接；

在所述沟道区下方的所述半导体材料中的背栅区，所述背栅区具有第一导电类型；

在所述石墨层的所述第一接触区下方的所述半导体材料中的第一接触场区；以及

在所述石墨层的所述第二接触区下方的所述半导体材料中的第二接触场区，其中，所述石墨层与所述背栅区、所述第一接触场区和所述第二接触场区隔离，并且其中所述第一接触场区和所述第二接触场区中的至少一个具有第二相反的导电类型。

2.根据权利要求1所述的微电子器件，其中，所述第一接触场区和所述第二接触场区中的至少一个具有大于1×10¹⁹cm^-3的平均掺杂密度。

3.根据权利要求1所述的微电子器件，其中，所述背栅区是p型，所述第一接触场区是n型，并且所述第二接触场区是n型。

4.根据权利要求3所述的微电子器件，其中，所述半导体材料主要包括硅，并且还包括n沟道金属氧化物半导体晶体管即NMOS晶体管。

5.根据权利要求4所述的微电子器件，其中，所述第一接触场区的掺杂剂分布基本上等于所述NMOS晶体管的n型源极区的掺杂剂分布。

6.根据权利要求4所述的微电子器件，还包括p沟道金属氧化物半导体晶体管即PMOS晶体管。

7.根据权利要求1所述的微电子器件，其中，所述栅控石墨烯组件还包括在所述背栅区、所述第一接触场区和所述第二接触场区上的隔离介电层，其中所述石墨层通过所述隔离介电层与所述背栅区、所述第一接触场区和所述第二接触场区隔离。

8.根据权利要求7所述的微电子器件，还包括具有栅极介电层的金属氧化物半导体晶体管即MOS晶体管，其中，所述隔离介电层的厚度和组成基本上等于所述栅极介电层的厚度和组成。

9.根据权利要求1所述的微电子器件，其中，所述栅控石墨烯组件还包括在所述石墨层下方的下部六方氮化硼层即hBN层，所述石墨层直接设置在所述下部hBN层上。

10.根据权利要求1所述的微电子器件，其中，所述栅控石墨烯组件还包括：

直接在所述沟道区上方的所述石墨层上的图案化的hBN层，与所述背栅区相对；以及

在所述图案化的hBN层上方的栅极。

11.一种形成微电子器件的方法，包括：

提供包括半导体材料的衬底，所述半导体材料包括在所述半导体材料中的背栅区，所述背栅区具有第一导电类型；

在所述半导体材料中形成与所述背栅区相邻的第一接触场区；

在所述半导体材料中形成与所述背栅区相邻的第二接触场区，其中所述第一接触场区和所述第二接触场区中的至少一个具有第二相反的导电类型；

在所述衬底上方形成栅控石墨烯组件的石墨层，所述石墨层包括至少一层石墨烯，所述石墨层在所述背栅区、所述第一接触场区和所述第二接触场区上方延伸，其中所述石墨层与所述背栅区、所述第一接触场区和所述第二接触场区隔离；

在所述第一接触场区上方的所述石墨层上形成第一连接；以及

在所述第二接触场区上方的所述石墨层上形成第二连接。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括与具有所述第二导电类型的所述第一接触场区和所述第二接触场区中的至少一个同时形成具有所述第二导电类型的金属氧化物半导体晶体管即MOS晶体管的源极区。