包括分離的結接觸的石墨烯器件及其制造方法
【技術領域】
[0001]示例實施方式涉及石墨烯器件及其制造方法，更具體地，涉及包括分離的結接觸使得截止電流特性被改善的石墨烯器件及其制造方法。
【背景技術】
[0002]石墨烯是具有通常的二維六方結構的材料，其中碳原子在一個平面上被六方地連接并具有大約為原子層的小厚度。由于石墨烯具有平穩的特性以及高的電學/機械/化學特性并具有高導電性，所以石墨烯作為下一代材料受到矚目。具體地，對于使用石墨烯的納米器件進行了許多研究。
【發明內容】
[0003]根據至少一個示例實施方式，石墨烯器件可以包括石墨烯溝道層、用于施加電場到石墨烯溝道層的柵電極、和接觸柵電極的第一結接觸層和第二結接觸層。第一結接觸層和第二結接觸層可以彼此電分離。
[0004]石墨烯器件可以還包括基板。第一結接觸層和第二結接觸層可以相鄰地設置在基板的頂表面上。
[0005]第一結接觸層和第二結接觸層可以被摻雜以具有相同的導電類型。基板可以被摻雜以具有與第一結接觸層和第二結接觸層的導電類型相反的導電類型。
[0006]基板可以由絕緣材料形成。
[0007]石墨烯器件可以還包括設置在第一結接觸層和第二結接觸層之間的分離膜以便將第一結接觸層和第二結接觸層彼此電分離。
[0008]分離膜可以包括溝槽和填充在溝槽中的絕緣材料，該溝槽通過對基板的一部分執行蝕刻而形成以穿過第一結接觸層和第二結接觸層之間。
[0009]石墨烯溝道層可以設置在第一結接觸層、分離膜和第二結接觸層的頂表面上。
[0010]石墨烯器件可以還包括設置在第一結接觸層和第二結接觸層的頂表面上的柵絕緣膜以覆蓋石墨烯溝道層。柵電極可以設置在柵絕緣膜上以面對石墨烯溝道層。
[0011]石墨烯器件可以還包括接觸第一結接觸層的源電極和接觸第二結接觸層的漏電極。
[0012]源電極可以設置在第一結接觸層的頂表面上并可以延伸到柵絕緣膜的第一側。漏電極可以設置在第二結接觸層的頂表面上并可以延伸到柵絕緣膜的第二側。
[0013]石墨烯器件可以還包括由絕緣材料形成的基板。柵電極可以設置在基板上。
[0014]石墨烯器件可以還包括基本上或完全設置在基板和柵電極的頂表面上以覆蓋柵電極的柵絕緣膜。石墨烯溝道層可以局部地設置在柵絕緣膜的頂表面上以面對柵電極。第一結接觸層和第二結接觸層可以分別設置在石墨烯溝道層的兩側上。
[0015]石墨烯器件可以還包括設置在第一結接觸層和第二結接觸層之間的分離膜以將第一結接觸層和第二結接觸層彼此電分離。第一結接觸層和第二結接觸層可以被摻雜以具有相同的導電類型。
[0016]第一結接觸層可以設置在柵絕緣膜的頂表面和/或石墨烯溝道層的頂表面的一部分上從而接觸石墨烯溝道層的一部分。第二結接觸層可以設置在柵絕緣膜的頂表面和石墨烯溝道層的頂表面的其他部分上，從而接觸石墨烯溝道層的另一部分。
[0017]根據另一示例實施方式，石墨烯器件的制造方法可以包括:在基板的頂表面上基本上或完全形成摻雜的結接觸層；通過穿過結接觸層的中心部分對基板的一部分執行蝕刻而形成溝槽，以將結接觸層分為第一結接觸層和第二結接觸層；在第一結接觸層和第二結接觸層的頂表面上形成石墨烯溝道層；在第一結接觸層和第二結接觸層的頂表面上形成柵絕緣膜從而基本上或完全覆蓋石墨烯溝道層；在第一結接觸層和第二結接觸層上分別形成源電極和漏電極；在柵絕緣膜上形成柵電極以面對石墨烯溝道層。
[0018]基板可以由被摻雜以具有第一導電類型的半導體材料形成或包括該半導體材料。基板的頂表面可以被摻雜以具有與第一導電類型相反的第二導電類型，從而形成結接觸層。
[0019]該方法可以還包括在形成溝槽之后用絕緣材料填充溝槽內部。
[0020]形成石墨烯溝道層可以包括在第一結接觸層和第二結接觸層的頂表面上基本上或完全形成石墨烯以及去除在第一結接觸層和第二結接觸層的頂表面的邊緣或側面處的石墨烯。
[0021]形成柵絕緣膜可以包括在第一結接觸層和第二結接觸層的頂表面上基本上或完全形成絕緣材料以及去除絕緣材料使得第一結接觸層和第二結接觸層的頂表面的邊緣或側面被局部地暴露。
[0022]形成源電極、漏電極和柵電極可以包括用導電材料基本上或完全涂覆第一結接觸層和第二結接觸層以及柵絕緣膜，以及圖案化第一結接觸層和第二結接觸層以及柵絕緣膜以同時形成源電極、漏電極和柵電極。
【附圖說明】
[0023]通過下文結合附圖對示例實施方式的描述，這些和/或其它示例實施方式將變得明顯且更易于理解，附圖中:
[0024]圖1是示意地示出根據至少一個示例實施方式的石墨烯器件的結構的截面圖；
[0025]圖2A到2C是示意地示出圖1的石墨烯器件的操作的能帶圖；
[0026]圖3A到3F是示意地示出圖1的石墨烯器件的制造工藝的截面圖；
[0027]圖4是示意地示出根據另一示例實施方式的石墨烯器件的結構的截面圖；和
[0028]圖5是示出根據至少一個示例實施方式制造石墨烯器件的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0029]現在將在下文參考附圖更充分地描述包括分離的結接觸的石墨烯器件及其制造方法，在附圖中示出了發明構思的元件。然而，本發明構思可以以許多不同的形式實施，不應該理解為限于在此闡述的示例實施方式。而是，提供這些示例實施方式使得本公開徹底和完整，并將向本領域的普通技術人員充分傳達本發明構思的范圍。在附圖中，為了清晰起見，夸大了層和區域的厚度。
[0030]將理解，當一元件被稱為“在”另一元件“上”、“連接到”或“聯接到”另一元件時，它可以直接在另一元件上、直接連接到或直接聯接到另一元件，或者可以存在插入元件。相反，當一元件被稱“直接在”另一元件“上”、“直接連接到”或“直接聯接到”另一元件時，沒有插入元件存在。這里所用的術語“和/或”包括一個或多個相關所列項目的任何及所有組合。此外，將理解，當層被稱為“在”另一層“下”時，它可以直接在其下方或者也可以存在一個或多個插入層。此外，還將理解，當層被稱為“在”兩個層“之間”時，它可以是該兩個層之間的僅有的層，或者也可以存在一個或多個插入層。
[0031]將理解，盡管術語“第一”、“第二”等在這里可以用于描述各種元件、組件、區域、層和/或部分，但是這些元件、組件、區域、層和/或部分不應該被這些術語限制。這些術語僅用于區分一個元件、組件、區域、層或部分與另一元件、組件、區域、層或部分。因此，在下面討論的第一元件、組件、區域、層或部分可以被稱為第二元件、組件、區域、層或部分而不背離示例實施方式的教導。
[0032]在附圖中，為了圖示的清晰可以夸大層和區域的尺寸。相似的附圖標記始終指代相似的元件。相同的附圖標記在說明書中始終指示相同的組件。
[0033]為了便于描述，空間相對術語，諸如“在...之下”、“在...下面”、“下”、“上面”、
“上”等等，可以在此使用以描述一個元件或特征與其他(諸)元件或特征如附圖所示的關系。將理解，空間相對術語旨在包括除圖中所示的取向之外器件在使用或操作中的不同的取向。例如，如果在附圖中的器件被翻轉，被描述為“在”其他元件或特征“下面”或“之下”的元件將取向為在其他元件或特征“之上”。因此，示例術語“在...下面”可以包括之上和之下兩個取向。器件可以被不同地定位(旋轉90度或在其他的取向)，相應地解釋這里使用的空間相對描述符。
[0034]在此使用的術語僅僅是為了描述特定實施方式的目的，而非旨在限制示例實施方式。如在此所用的，單數形式“一”和“該”旨在也包括復數形式，除非上下文清楚地另有指示。將進一步理解，術語“包括”和/或“包含”當在本說明書中使用時，指定存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除一個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其組的存在或添加。
[0035]在此參考截面圖描述了示例實施方式，該截面圖是示例實施方式的理想化實施方式(及中間結構)的示意圖。如此，例如由制造技術和/或公差引起的圖示形狀的偏離是可能發生的。因此，示例實施方式不應該理解為限于在此示出的區域的特定形狀，而是包括例