[发明专利]一种大规模h-BN介质石墨烯集成电路制备方法

摘要

发明属于半导体器件与半导体工艺领域，其目的在于提出一种大规模h-BN介质石墨烯集成电路制备方法，利用催化金属衬底上h-BN和石墨烯选择生长的特性，通过对催化金属层的光刻，实现对外延生长的h-BN层与石墨烯层图形的控制，从而制备实现以h-BN为介质的石墨烯场效应晶体管的大规模制造。该方法可以克服目前大规模石墨烯器件制备过程中的工艺难度高、成品率低和性能差的问题，为石墨烯基集成电路的制备奠定良好基础。

主权项

一种大规模h‑BN介质石墨烯集成电路制备方法，其特征在于，按照如下步骤：（1）在生长有SiO2的硅晶圆上用蒸发工艺生长一初级催化金属层；（2）利用光刻工艺对初级催化金属层进行光刻得到次级催化金属层，留下的次级催化金属层与将要作为器件沟道和互连线使用的石墨烯具有完全相同的图形；（3）利用CVD法在次级催化金属层上生长一六方氮化硼层；（4）在所生长的h‑BN层上再生长一石墨烯层；（5）在石墨烯层表面旋涂一光刻胶层；（6）将带有次级催化金属层、六方氮化硼层、石墨烯层和光刻胶层的半导体晶圆浸泡到氢氟酸中，溶解掉硅晶圆上的SiO2各层；（7）用同样或稍大尺寸的带有SiO2的硅晶圆接住带有次级催化金属层、六方氮化硼层、石墨烯层和光刻胶层结构的光刻胶一面，将整个结构反转过来，使催化金属层暴露在外；（8）对催化金属层进行再次对准光刻，使其尺寸小于生长在其上的六方氮化硼层与石墨烯层的尺寸，为在石墨烯层上制作顶栅六方氮化硼介质层做好准备；（9）在经过再次光刻的次级催化金属层上再旋涂一光刻胶层，并将整个结构再次浸入氢氟酸中，并再次将新旋涂的光刻胶一侧转移到SiO2/Si晶圆上，使原先旋涂在石墨烯上的光刻胶层暴露在外；（10）对暴露在外的光刻胶层进行曝光，并用有机溶剂将其溶解，热处理后使石墨烯层暴露在外；（11）利用CVD工艺，在暴露的石墨烯层上生长六方氮化硼层；（12）利用金属蒸发工艺和光刻工艺制备源电极、漏电极和栅电极，就完成了六方氮化硼/石墨烯/六方氮化硼场效应晶体管的大规模制造。