公开(公告)号：CN102956467B

公开(公告)日：2015-06-03

申请号：CN201110240276.3

申请日：2011-08-19

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 程新红 ,  张有为 ,  徐大伟 ,  王中健 ,  夏超 ,  俞跃辉

IPC: H01L21/285 ,  H01L21/336

Abstract: 本发明提供一种在石墨烯表面制备栅介质的方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上生成有石墨烯层；利用在反应温度条件下在所述石墨烯层表面物理吸附的水作为氧化剂而与金属源反应生成金属氧化物薄膜，作为高k栅介质层；所述金属氧化物薄膜为ⅢA族金属氧化物、ⅢB族稀土氧化物、ⅣB族过渡金属氧化物中的其中一种、或者它们的二元及二元以上的氧化物中的任一种。相较于现有技术，本发明可以在石墨烯表面生成均匀性和覆盖率较高的高k栅介质，且在生成过程中不会破坏石墨烯晶体结构及引入缺陷，提高由所述石墨烯制备的产品（例如石墨烯基场效应晶体管）的器件性能。

公开(公告)号：CN102254795B

公开(公告)日：2013-06-05

申请号：CN201110174062.0

申请日：2011-06-24

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 程新红 ,  张有为 ,  徐大伟 ,  王中健 ,  夏超 ,  俞跃辉

IPC: H01L21/02 ,  B82Y40/00

Abstract: 一种一维尺度受限的石墨烯纳米带的制备方法，包括：提供过渡金属基底；在过渡金属基底表面涂布光刻胶，形成光刻胶层；通过曝光显影将定义图案转移至光刻胶层，形成光刻胶图形；以光刻胶层为掩膜，在过渡金属基底内进行碳离子注入，形成碳离子注入区域；碳离子注入的注入角度是根据所需石墨烯宽度结合光刻胶层的掩膜厚度以及光刻胶图形的宽度计算得到的；去除光刻胶层；进行热退火处理，将碳原子从碳离子注入区域中析出重构，在过渡金属基底表面形成宽度接近甚至小于10nm的一维尺度受限的石墨烯纳米带。相比于现有技术，本发明通过计算以特定的注入角度进行碳离子注入，制备出石墨烯纳米带，具有制备精确、制备工艺流程简单、产量高的优点。

公开(公告)号：CN102956467A

公开(公告)日：2013-03-06

申请号：CN201110240276.3

申请日：2011-08-19

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 程新红 ,  张有为 ,  徐大伟 ,  王中健 ,  夏超 ,  俞跃辉

IPC: H01L21/285 ,  H01L21/336

Abstract: 本发明提供一种在石墨烯表面制备栅介质的方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上生成有石墨烯层；利用在反应温度条件下在所述石墨烯层表面物理吸附的水作为氧化剂而与金属源反应生成金属氧化物薄膜，作为高k栅介质层；所述金属氧化物薄膜为ⅢA族金属氧化物、ⅢB族稀土氧化物、ⅣB族过渡金属氧化物中的其中一种、或者它们的二元及二元以上的氧化物中的任一种。相较于现有技术，本发明可以在石墨烯表面生成均匀性和覆盖率较高的高k栅介质，且在生成过程中不会破坏石墨烯晶体结构及引入缺陷，提高由所述石墨烯制备的产品（例如石墨烯基场效应晶体管）的器件性能。

公开(公告)号：CN102254795A

公开(公告)日：2011-11-23

申请号：CN201110174062.0

申请日：2011-06-24

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 程新红 ,  张有为 ,  徐大伟 ,  王中健 ,  夏超 ,  俞跃辉

IPC: H01L21/02 ,  B82Y40/00

Abstract: 一种一维尺度受限的石墨烯纳米带的制备方法，包括：提供过渡金属基底；在过渡金属基底表面涂布光刻胶，形成光刻胶层；通过曝光显影将定义图案转移至光刻胶层，形成光刻胶图形；以光刻胶层为掩膜，在过渡金属基底内进行碳离子注入，形成碳离子注入区域；碳离子注入的注入角度是根据所需石墨烯宽度结合光刻胶层的掩膜厚度以及光刻胶图形的宽度计算得到的；去除光刻胶层；进行热退火处理，将碳原子从碳离子注入区域中析出重构，在过渡金属基底表面形成宽度接近甚至小于10nm的一维尺度受限的石墨烯纳米带。相比于现有技术，本发明通过计算以特定的注入角度进行碳离子注入，制备出石墨烯纳米带，具有制备精确、制备工艺流程简单、产量高的优点。

公开(公告)号：CN102243990A

公开(公告)日：2011-11-16

申请号：CN201110168562.3

申请日：2011-06-21

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 程新红 ,  张有为 ,  徐大伟 ,  王中健 ,  夏超 ,  俞跃辉

IPC: H01L21/02 ,  H01L21/321 ,  B82Y40/00

Abstract: 本发明提供了一种石墨烯纳米带的制备方法，涉及半导体材料的制备领域。在该制备方法中，首先在半导体衬底上生成过渡金属薄膜层，在该过渡金属薄膜层上涂覆光刻胶以形成光刻胶层并对其烘干后，藉由一预设有版图的光掩膜对所述光刻胶层曝光，之后显影、烘干，以便在所述光刻胶层上形成与所述版图相对应的图形。接着使碳离子经由所述图形注入至所述过渡金属薄膜层中后，去除所述光刻胶层并清洗所述过渡金属薄膜层表面。最后对所述过渡金属薄膜层进行退火处理，以使碳原子从所述过渡金属薄膜层中析出重构，即可制备出石墨烯纳米带。根据本发明的制备方法制备的石墨烯纳米带，形状和尺寸易控制，并且产率高。

公开(公告)号：CN102856184B

公开(公告)日：2016-04-20

申请号：CN201210385176.4

申请日：2012-10-11

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 王浩敏 ,  张有为 ,  杨喜超 ,  谢晓明

IPC: H01L21/28 ,  H01L21/283

Abstract: 本发明提供一种于多层石墨烯表面制备高k栅介质的方法，首先于两层或两层以上的石墨烯表面采用直流磁控溅射法制备金属薄膜，以在所述石墨烯表面引入悬挂键；然后采用化学腐蚀法去除所述金属薄膜，并对所述石墨烯表面进行清洗和干燥；最后利用H2O为氧化剂及金属源反应，采用原子层沉积法于所述石墨烯表面沉积金属氧化物薄膜作为高k栅介质层。本发明具有以下有益效果：本发明通过引入的金属薄膜，可以有效地在石墨烯晶格中引入悬挂键，同时在后续金属溶解工艺中能够很好的保留顶层石墨烯，由于悬挂键的作用，可以通过原子层沉积法制备均匀且超薄的高k栅介质层。

公开(公告)号：CN102184849B

公开(公告)日：2013-03-20

申请号：CN201110106410.0

申请日：2011-04-27

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 程新红 ,  张有为 ,  徐大伟 ,  王中建 ,  夏超 ,  何大伟 ,  俞跃辉

IPC: H01L21/04 ,  H01L29/78

CPC classification number: H01L29/7781 ,  H01L29/1606 ,  H01L29/517

Abstract: 本发明提供一种石墨烯基场效应晶体管的制备方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上具有石墨烯层，所述石墨烯层未经功能化处理；利用在所述石墨烯层表面物理吸附的水作为氧化剂与金属源反应生成金属氧化物薄膜，作为成核层；利用所述成核层，利用水作为氧化剂与铪源反应，在所述石墨烯层上生成HfO2栅介质层。相较于现有技术，本发明技术方案主要是利用物理吸附在石墨烯表面上的水作为氧化剂与金属源反应生成作为成核层的金属氧化物层，从而在后续采用原子层沉积工艺在石墨烯表面制备出均匀性和覆盖率较高的高质量HfO2栅介质薄膜，而不会在石墨烯晶格中引入会降低石墨烯基场效应晶体管性能的缺陷。

公开(公告)号：CN102856185B

公开(公告)日：2015-06-10

申请号：CN201210385259.3

申请日：2012-10-11

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 王浩敏 ,  张有为 ,  沈大伟 ,  杨喜超 ,  谢晓明

IPC: H01L21/28 ,  H01L21/283

Abstract: 本发明提供一种于石墨烯表面制备高k栅介质薄膜的方法，先将石墨烯置于氧化物分子束外延室，并使所述氧化物分子束外延室保持预设的气压及预设的温度；然后向所述氧化物分子束外延室通入金属蒸气束流与氧化剂气流，使其于所述石墨烯表面反应并沉积形成金属氧化物薄膜。本发明通过控制气压及温度，选择合适的金属及氧化剂，可在石墨烯上制备出高k栅介质单层膜或多层膜；薄膜的厚度、组分等可以从原子尺寸精确控制；可以制备出沉积均匀、高质量高k栅介质薄膜；可以作为成核层再通过如原子层沉积法等继续生长获得所需厚度的高质量高k栅介质层。

公开(公告)号：CN102915929B

公开(公告)日：2014-11-12

申请号：CN201210425691.0

申请日：2012-10-30

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 王浩敏 ,  谢红 ,  刘晓宇 ,  张有为 ,  陈志蓥 ,  于广辉 ,  谢晓明

IPC: H01L21/336 ,  H01L21/28 ,  H01L21/8232

Abstract: 本发明提供一种石墨烯场效应器件集成方法。该方法在衬底上形成栅电极与对准标记。接下来制备出具有高介电常数的Al2O3薄膜，并利用湿法刻蚀的方法对其进行刻蚀，露出栅电极接触及对准标记。随后将采用化学气相沉积（CVD）方法制备的单层石墨烯薄膜转移到衬底上，并采用等离子体刻蚀系统刻蚀形成墨烯场效应管（GFET）的导电沟道。最后采用EBL的定义源极、漏极电极区域，并采用光学曝光定义金属接触，沉积金属并剥离以实现金属互连。该方法与传统CMOS制造工艺兼容，简化了器件的制备工艺，有利于提高器件的性能。该发明适用于石墨烯基电子器件及大规模碳基集成电路的加工制造工艺。

公开(公告)号：CN102856184A

公开(公告)日：2013-01-02

申请号：CN201210385176.4

申请日：2012-10-11

Applicant: 中国科学院上海微系统与信息技术研究所

Inventor： 王浩敏 ,  张有为 ,  杨喜超 ,  谢晓明

IPC: H01L21/28 ,  H01L21/283

Abstract: 本发明提供一种于多层石墨烯表面制备高k栅介质的方法，首先于两层或两层以上的石墨烯表面采用直流磁控溅射法制备金属薄膜，以在所述石墨烯表面引入悬挂键；然后采用化学腐蚀法去除所述金属薄膜，并对所述石墨烯表面进行清洗和干燥；最后利用H2O为氧化剂及金属源反应，采用原子层沉积法于所述石墨烯表面沉积金属氧化物薄膜作为高k栅介质层。本发明具有以下有益效果：本发明通过引入的金属薄膜，可以有效地在石墨烯晶格中引入悬挂键，同时在后续金属溶解工艺中能够很好的保留顶层石墨烯，由于悬挂键的作用，可以通过原子层沉积法制备均匀且超薄的高k栅介质层。