DE102014107105B4 - Verfahren zur verarbeitung eines trägers und eine elektronische komponente - Google Patents

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Abstract

Verfahren (100) zur Verarbeitung eines Trägers (202), wobei das Verfahren (100) Folgendes aufweist:die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht (204) über einem Träger (202), (110);die Bildung einer Quellschicht (206) über der ersten katalytischen Metallschicht (204), (120);die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht (208) über der Quellschicht (206) wobei die Stärke der zweiten katalytischen Metallschicht (208) größer als die Stärke der ersten katalytischen Metallschicht (204) ist (130); unddas anschließende Durchführen einer Temperung, um die Diffusion des Materials der Quellschicht (206) zu ermöglichen, die eine der Oberfläche des Trägers (202) benachbarte Zwischenschicht (210) aus dem diffundierten Material der Quellschicht (206) bildet (140);Anpassen der Stärke der katalytischen Metallschichten (204, 208), der Stärke der Quellschicht (206) und der Temperung, so dass während der Temperung eine konforme Zwischenschicht (210) gebildet wird, wobei die konforme Zwischenschicht (210) eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist.

Description

  • Verschiedene Ausführungsformen beziehen sich im Allgemeinen auf ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers und auf eine elektronische Komponente.
  • Im Allgemeinen kann die Bildung einer sehr dünnen Schicht aus einem Material, die z.B. eine Schichtstärke im Nanometerbereich oder sogar eine Schichtstärke von unter einem Nanometer aufweist, bei Verwendung typischer Prozesse der Halbleiterindustrie sehr anspruchsvoll sein. Allerding sind sogenannte zweidimensionale Materialien für elektronische Bauelemente und integrierte Schaltungstechnologien höchst attraktiv. Graphen zum Beispiel, das eine Schicht aus Kohlenstoffatomen in einer hexagonalen Anordnung enthält, kann überlegene elektronische Eigenschaften aufweisen, die zum Beispiel die Herstellung eines Transistors mit verbessertem Antwort- und/oder Schaltverhalten ermöglicht. Weiterhin weist eine ultradünne Schicht aus einem Material verbesserte Eigenschaften im Vergleich zum entsprechenden Vollmaterial auf. Demzufolge könnten zweidimensionale Materialien für die Mikroelektronik wichtig sein, z. B. zur Entwicklung von verschiedenen Arten von Sensoren, Transistoren und Ähnlichem, wobei die anspruchsvolle Aufgabe ist, diese zweidimensionalen Materialien in einen Mikrochip zur Emulation der gebräuchlichen Silizium-Technologie einzubinden.
  • Beispielsweise aus den Dokumenten US 6 331 209 B1 und US 2012 / 0 220 106 A1 ist jeweils eine Schichtfolge von katalytischen Metallschichten aus Übergangsmetallen bei der Herstellung von elektronischen Komponenten bekannt. US 2003 / 0 013 279 A1 offenbart ein Verfahren zum Kristallisieren eines amorphen Films. US 2013 / 0 146 846 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur. US 2008 / 0 116 461 A1 offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements.
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers bereitgestellt. Das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers beinhaltet Folgendes: die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht über einem Träger; die Bildung einer Quellschicht über der ersten katalytischen Metallschicht; die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht über der Quellschicht, wobei die Stärke der zweiten katalytischen Metallschicht größer als die Stärke der ersten katalytischen Metallschicht ist; und das anschließende Durchführen einer Temperung, um die Diffusion des Materials von der Quellschicht zu ermöglichen, die eine der Oberfläche des Trägers benachbarte Zwischenschicht aus dem diffundierten Material der Quellschicht bildet; Anpassen der Stärke der katalytischen Metallschichten, der Stärke der Quellschicht und der Temperung, so dass während der Temperung eine konforme Zwischenschicht gebildet wird, wobei die konforme Zwischenschicht eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist.
  • In einer Ausgestaltung kann die Bildung einer Quellschicht die Bildung einer Schicht beinhalten, die wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe enthält, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Kohlenstoff; Silizium; und Germanium. In noch einer Ausgestaltung kann die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht die Bildung einer Übergangsmetallschicht aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht die Bildung einer Übergangsmetallschicht aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die erste katalytische Metallschicht aus dem gleichen Material wie die zweite katalytische Metallschicht gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren weiterhin Folgendes beinhalten: das Entfernen der katalytischen Restmetallschicht vom getemperten Träger unter Freilegen der Zwischenschicht. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren weiterhin Folgendes beinhalten: die Bildung einer Diffusionssperrschicht zwischen der Quellschicht und der zweiten katalytischen Metallschicht. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren weiterhin Folgendes beinhalten: das Entfernen der Diffusionssperrschicht vom getemperten Träger unter Freilegen der Zwischenschicht. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren weiterhin Folgendes beinhalten: das Strukturieren des Trägers, bevor die erste katalytische Metallschicht gebildet wird. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren weiterhin Folgendes beinhalten: das Anpassen der Stärke der katalytischen Metallschichten, der Stärke der Quellschicht und der Temperung, so dass während der Temperung eine oder mehrere konforme Monoschichten gebildet werden, wobei jede Monoschicht der einen oder mehreren konformen Monoschichten eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist. In noch einer Ausgestaltung kann die Temperung in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt werden. In noch einer Ausgestaltung kann die Temperung in einer Gasatmosphäre durchgeführt werden, wobei die Gasatmosphäre Wasserstoff aufweist. In noch einer Ausgestaltung kann das Verfahren weiterhin Folgendes beinhalten: das Einschließen von Wasserstoff in wenigstens eine Schicht der katalytischen Metallschichten, um Wasserstoff während der Temperung bereitzustellen. In noch einer Ausgestaltung kann die erste katalytische Metallschicht über einem elektrisch isolierenden Träger gebildet werden. In noch einer Ausgestaltung kann die erste katalytische Metallschicht über einer Siliziumdioxid-Oberflächenschicht gebildet werden.
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers bereitgestellt, wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: die Bildung eines ersten Gebiets über einem Träger, der ein katalytisches Material umfasst; die Bildung eines zweiten Gebiets über dem ersten Gebiet, wobei das zweite Gebiet ein zu diffundierendes Material umfasst, das in der Lage ist, eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur zu bilden; die Bildung eines dritten Gebiets über dem zweiten Gebiet, wobei das dritte Gebiet das gleiche katalytische Material wie das erste Gebiet umfasst, wobei die Stärke des ersten Gebiets geringer als die Stärke des dritten Gebiets ist; und das anschließende Durchführen einer Temperung, so dass das Material des zweiten Gebiets unter Bildung einer der Oberfläche des Trägers benachbarten Zwischenschicht diffundiert, wobei das Material der Zwischenschicht eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur umfasst.
  • Als Vergleichsbeispiel kann eine elektronische Komponente bereitgestellt werden, die Folgendes umfassen kann: eine elektrisch isolierende, strukturierte Basisschicht, die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur bereitstellt; und eine konforme Schicht, die über der strukturierten Basisschicht aufgebracht ist, wobei die konforme Schicht eine Monoschicht aus einem Material ist, das eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, wobei die konforme Schicht einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang der Oberfläche der strukturierten Basisschicht ermöglicht.
  • In einer Ausgestaltung kann die konforme Schicht einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang wenigstens einer räumlichen Richtung in einem Gebiet, das kleiner als 1 nm ist, ermöglichen. In noch einer Ausgestaltung können die konforme Schicht und die strukturierte Basisschicht dazu ausgelegt sein, einen internen Spannungszustand in die konforme Schicht einzubringen, der die physikalischen Eigenschaften des Materials, das eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, ändert. In noch einer Ausgestaltung kann die strukturierte Basisschicht mehrere Aussparungen aufweisen, wobei die mehreren Aussparungen die dreidimensionale Oberflächenstruktur bilden. In noch einer Ausgestaltung kann die strukturierte Basisschicht mehrere Strukturelemente aufweisen, wobei die mehreren Strukturelemente die dreidimensionale Oberflächenstruktur bilden. In noch einer Ausgestaltung kann die strukturierte Basisschicht ein strukturierter Träger sein. In noch einer Ausgestaltung kann das Material, das eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweisen, wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe umfasst, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Graphen; hydrogeniertes Graphen; Silicen; hydrogeniertes Silicen; Germanen; und hydrogeniertes Germanen (Germanan).
  • In verschiedenen Ausführungsformen wird eine elektronische Komponente bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine elektrisch isolierende, strukturierte Basisschicht, die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur bereitstellt; und eine konforme Schicht, die über der strukturierten Basisschicht aufgebracht ist, wobei die konforme Schicht mehrere Monoschichten umfasst, wobei jede Monoschicht der mehreren Monoschichten eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, wobei die konforme Schicht einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang der Oberfläche der strukturierten Basisschicht ermöglicht.
  • In einer Ausgestaltung kann die konforme Schicht zwei übereinander angeordnete Monoschichten aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die konforme Schicht eine oder mehrere übereinander angeordnete Graphen-Monoschichten aufweisen.
  • In den Zeichnungen beziehen sich gleiche Referenzzeichen durchgängig durch die unterschiedlichen Ansichten im Allgemeinen auf die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, weil stattdessen der Schwerpunkt im Allgemeinen darauf gelegt wird, die Grundlagen der Erfindung zu veranschaulichen. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die folgenden Zeichnungen beschrieben:
    • 1 zeigt ein beispielhaftes Flussdiagramm eines Verfahrens zur Verarbeitung eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • Die 2A bis 2F zeigen entsprechend, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, einen Träger in verschiedenen Verarbeitungsstufen während des Verfahrens zur Verarbeitung eines Trägers;
    • Die 3A und 3B zeigen entsprechend, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, einen strukturierten Träger in verschiedenen Verarbeitungsstufen während des Verfahrens zur Verarbeitung eines Trägers;
    • Die 4A bis 4C zeigen entsprechend, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, einen Träger in verschiedenen Verarbeitungsstufen während des Verfahrens zur Verarbeitung eines Trägers;
    • Die 5A und 5B zeigen entsprechend, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, einen strukturierten Träger in verschiedenen Verarbeitungsstufen während des Verfahrens zur Verarbeitung eines Trägers; und
    • 6 zeigt ein beispielhaftes Ionenimplantationsprofil für Kohlenstoff, der in ein Nickel-Vollmaterial implantiert wird.
  • Die folgende ausführliche Beschreibung bezieht sich auf die zugehörigen Zeichnungen, die veranschaulichend spezifische Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung umgesetzt wird.
  • Im Allgemeinen werden die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Materials nicht ausschließlich durch seine Kristallstruktur und chemische Zusammensetzung definiert. Weil die physikalischen Eigenschaften, z. B. die elektronischen Eigenschaften (z. B. die Bandstruktur), einer Oberfläche eines Materials sich von den physikalischen Eigenschaften des Vollmaterials unterscheiden, kann ein enormer Unterschied in Bezug auf die physikalischen Eigenschaften einer Schicht oder eines Gebietes bestehen, falls wenigstens eine räumliche Ausdehnung der Schicht oder des Bereichs in den Nanometer-Bereich oder sogar in den Sub-Nanometer-Bereich reduziert werden kann. In diesem Fall dominieren die Oberflächeneigenschaften des jeweiligen Materials, das die Schicht oder das Gebiet bildet, die Charakteristika (z. B. die physikalischen und chemischen Eigenschaften) der Schicht oder des Bereichs. Im eingeschränkten Fall kann wenigstens eine Schicht oder ein Gebiet die räumliche Ausdehnung von mehreren Ängström aufweisen, was die räumliche Ausdehnung von genau einer Monoschicht von Atomen des jeweiligen Materials ist. Eine Monoschicht kann eine Schicht sein, die eine seitliche Ausdehnung und eine Schichtstärke (oder Höhe) aufweist, die senkrecht zur seitlichen Ausdehnung ist, wobei die Schicht mehrere Atome (oder Moleküle) enthält, wobei die Schicht eine Stärke (oder Höhe) eines einzelnen Atoms (oder Moleküls) aufweist. Mit anderen Worten: Eine Monoschicht aus einem Material kann keine gleichen, übereinander angeordneten (längs der Richtung der Stärke oder Höhe) Atome (oder Moleküle) aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen könnenmehrere unterschiedliche Materialien existieren, die intrinsisch Monoschichten bilden, sogenannte selbstassemblierte Monoschichten, die als zweidimensionale Materialien oder, genauer, als zweidimensionale Strukturmaterialien bezeichnet werden. Ein typischer Vertreter für ein derartiges zweidimensionales Strukturmaterial ist Graphen, das aus einer hexagonalen zweidimensionalen Anordnung von Kohlenstoffatomen besteht, einer sogenannten Wabenstruktur. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird Graphen auch als eine Graphenlage oder eine Graphenschicht bezeichnet. Ein weiterer Vertreter eines zweidimensionalen Strukturmaterials kannhydrogeniertes Graphen (Graphan) oder teilhydrogeniertes Graphen sein. In reinen Graphenlagen können die Strukturanordnung und die Bindungen der Kohlenstoffatome unter Verwendung von Hybridisierung (hybride Atomorbitale) beschrieben werden, wobei die Kohlenstoffatome in diesem Fall sp2-Hybriden sind, was bedeutet, dass eine kovalente Bindung der Kohlenstoffatome eine hexagonale, zweidimensionale Schicht, eine hexagonale Monoschicht, bildet. In hydrogeniertem Graphen oder Graphan könne die Kohlenstoffatome sp3-Hybriden oder eine Mischung aus sp2-Hybriden und sp3-Hybriden sein, wobei die Kohlenstoffatome, die sp3-Hybriden sind, mit einem Wasserstoffatom verbunden sind und eine lagenähnliche (zweidimensionale) Struktur bilden.
  • Ein zweidimensionales Strukturmaterial, wie es hierin bezeichnet wird, kanneine Schicht sein, die kovalente Bindung längs von zwei räumlichen Richtungen aufweist, die eine Lagenstruktur oder eine zweidimensionale Struktur, z. B. selbstassembliert, bildet, wobei das zweidimensionale Strukturmaterial keine kovalente Bindung zu anderen Atomen außerhalb der Lagenstruktur aufweis kann. Ein zweidimensionales Strukturmaterial, wie es hierin bezeichnet wird, kann eine aus einer Monoschicht aus einem Material bestehende Schicht sein. Ein zweidimensionales Strukturmaterial, wie es hierin bezeichnet wird, kann eine aus einer Doppelschicht aus einem Material bestehende Schicht sein.
  • Typische dreidimensionale Materialien, z. B. Metall-Vollmaterial, können andere physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen, abhängig von der seitlichen Ausdehnung des Materials, z. B. weist eine Monoschicht oder eine ultradünne Schicht aus einem Material kann andere Eigenschaften als ein Vollmaterial aus dem gleichen Material aufweisen. Eine Monoschicht oder eine ultradünne Schicht aus einem dreidimensionalen Material kann andere Eigenschaften als eine dickere Schicht aus dem Material aufweisen, weil sich das Volumen-Oberflächen-Verhältnis ändert. Demzufolge tendieren die Eigenschaften einer dünnen Schicht aus einem Material mit Erhöhung der Schichtstärke zu den Vollmaterialeigenschaften des Materials.
  • Im Gegensatz dazu behält eine Schicht, die ein zweidimensionales Strukturmaterial enthält, z. B. Graphen, Graphan, Silicen, Germanen, ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften unabhängig von der Schichtstärke, z. B. kann eine Monoschicht aus einem zweidimensionalen Strukturmaterial die gleichen Eigenschaften aufweisen wie mehrere übereinander angeordnete Monoschichten, weil die einzelnen Schichten im Wesentlichen nicht miteinander gekoppelt sind, z. B. weil keine kovalente, ionische und/oder metallische Bindung zwischen den einzelnen Schichten eines zweidimensionalen Strukturmaterials vorhanden ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Graphenschichten oder -lagen schwach miteinander gekoppelt sein (z. B. über Van-der-Waals-Kräfte).
  • Eine konforme Schicht, wie sie hierin beschrieben wird, weist lediglich geringe Stärkevariationen entlang der Grenzfläche zu einem anderen Körper auf, z. B. weist die Schicht lediglich geringe Stärkevariationen entlang von Kanten, Stufen oder anderen morphologischen Elementen der Grenzfläche auf. Eine Monoschicht aus einem Material, die eine Oberfläche eines darunter liegenden Körpers oder einer Basisstruktur bedeckt (z. B. mit direktem Kontakt), kann als eine konforme Schicht angesehen werden. Eine Monoschicht oder eine Doppelschicht aus einem zweidimensionalen Strukturmaterial, die eine Oberfläche eines darunter liegenden Körpers oder einer Basisstruktur bedeckt (z. B. mit direktem Kontakt), kann als eine konforme Schicht angesehen werden.
  • Wie hierin beschreiben wird, kann ein zweidimensionales Strukturmaterial einzigartige physikalische und/oder chemische Eigenschaften aufweisen. Graphen ist zum Beispiel ein Halbleiter (z. B. ein Halbleiter ohne Bandlücke) oder ein Halbmetall, das eine sehr hohe Ladungsträgermobilität aufweist (z. B. im Bereich von etwa 40.000 bis etwa 200.000 cm2/Vs auf einem elektrisch isolierenden Substrat). Außerdemkann Graphen andere einzigartige Eigenschaften aufweisen (elektrische, mechanische, magnetische, thermische, optische und ähnliche), was Graphen für die Elektronikindustrie interessant macht (z. B. zur Verwendung in Sensoren (Gassensoren, Magnetsensoren), als Elektroden, in Transistoren, als Quantenpunkte und Ähnliches). Allerdings beinhaltet die Verwendung von Graphen, ebenso wie anderer vielversprechender zweidimensionaler Strukturmaterialien, dass eine oder mehrere Graphenschichten (z. B. eine Graphen-Monoschicht, z. B. eine Graphen-Doppelschicht, z. B. eine Graphen-Mehrfachschicht) auf einem elektrisch isolierenden Substrat, z. B. in Siliziumdioxid, angeordnet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers bereitgestellt, das zur Bildung einer zweidimensionalen Strukturschicht auf einem beliebigen Substrat verwendet werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers zur Bildung einer Monoschicht aus einem Material verwendet werden, z. B. einer Graphen-Monoschicht oder einer Graphen-Lage. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers zur Bildung einer Doppelschicht aus einem Material verwendet werden, z. B. einer Graphen-Doppelschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers zur Bildung eines Schichtstapels verwendet werden, der mehrere Graphen-Lagen enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers zur Bildung einer Schicht verwendet werden, die ein zweidimensionales Strukturmaterial, z. B. Graphen, enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschrieben wird, eine einfache, steuerbare, reproduzierbare, stabile, wirtschaftliche Herstellung einer Schicht ermöglichen, die ein zweidimensionales Strukturmaterial enthält (z. B. eine oder mehrere Graphenschichten oder Graphenlagen) auf einem elektrisch isolierenden Substrat (oder auf einem beliebigen Substrat, denn der Prozess ist nicht auf eine spezifische Substratart beschränkt). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen gestattet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschrieben wird, weiterhin die Verarbeitung von großen Flächen (z. B. größer als 1 mm2) und/oder die Verarbeitung von strukturierten Substraten. Mit anderen Worten: Das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschrieben wird, gestattet die Herstellung einer Schicht, die ein zweidimensionales Strukturmaterial enthält, das eine große seitliche Ausdehnung aufweist und/oder eine große Fläche eines Trägers bedeckt. Das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschrieben wird, kann weiterhin die Bildung von Falten und/oder Runzeln in einem zweidimensionalen Strukturmaterial reduzieren oder verhindern, das über einem Träger gebildet wird. Das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschrieben wird, ermöglicht weiterhin einen schnellen Herstellungsprozess, der leicht anzupassen ist oder für verschiedene elektrisch isolierende Substrate und/oder elektrisch leitfähige Substrate verwendet wird. Demzufolge umgeht und/oder löst das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschrieben wird, bestehende Probleme bei der Herstellung von Graphen-Monoschichten, Graphen-Doppelschichten und/oder Graphen-Mehrfachschichten. Weiterhin kann das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschrieben wird, zur Herstellung von anderen zweidimensionalen Strukturschichten angepasst werden, z. B. Silicenschichten, Germanenschichten und Ähnlichem.
  • Gebräuchliche Herstellungsverfahren für Graphen auf elektrisch isolierenden Substrate beinhalten das Entmischen von Kohlenstoff von einem Metall (z. B. Nickel), wobei Kohlenstoff in einer Metallschicht auf einem Substrat bei hohen Temperaturen gelöst wird, so dass das Metall Kohlenstoff lösen kann, und wobei der Kohlenstoff sich entmischt, während die Metallschicht heruntergekühlt wird. Weil der Kohlenstoff in gebräuchlichen Prozessen zum Beispiel unter Verwendung von Kohlenstoff-Ionenimplantation oder Aufschließen von Kohlenstoff umfassenden Materialien bei hohen Temperaturen bereitgestellt wird, kann der Kohlenstoff im Wesentlichen an der Oberfläche des Metalls eingeführt werden (entfernt von der Grenzfläche des Metalls zum Substrat), was zu einer vorzugsweisen Bildung (Entmischung) von Graphen an der Oberfläche der Metallschicht - und nicht an der Grenzfläche zum Substrat - führen kann. Dies verursacht zum Beispiel das Problem, dass es schwierig sein kann, die Graphenschicht unter Verwendung gebräuchlicher Prozesse freizulegen, z. B. durch Entfernen des Metalls mittels Ätzen, weil die Graphen-Bildung an der Oberfläche der Metallschicht von der Bildung einer oder mehrerer Carbidphasen unterhalb des Graphens begleitet wird. Demzufolge kann es schwierig sein, die Metallschicht in einem gebräuchlichen Prozess zu ätzen, um z. B. die Graphenschicht an der Grenzfläche zum Substrat freizulegen, und es beinhaltet, dass die obere Graphenschicht an der Oberfläche der Metallschicht unter Verwendung zusätzlicher komplizierter Ätzprozesse entfernt wird (z. B. unter Verwendung von Plasmaätzen in sauerstoffhaltiger Atmosphäre oder thermischem Ätzen in sauerstoffhaltiger Atmosphäre bei hohen Temperaturen (über 500 °C)). Weiterhin ikann es schwierig sein, die auftretende eine oder mehrere Carbidphasen auf oder in der Metallschicht zu entfernen, und es kannschwierig und/oder sogar unmöglich sein, die auftretende eine oder mehrere Carbidphasen gleichförmig zu entfernen, was zu Problemen beim Entfernen der Metallschicht und dem Freilegen der Graphenschicht, die an der Oberfläche des Substrats gebildet wird, führt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschrieben wird, weiterhin die Bildung von Carbidphasen und/oder die Graphen-Entmischung auf der Oberseite der Metallschicht verhindern, was zu einem verbesserten Abscheidungsprozess für Graphenschichten führt (Monoschichten, Doppelschichten oder Mehrfachschichten).
  • Mehrere Ausführungsformen stellen veranschaulichend ein Verfahren zur Herstellung einer reinen Graphenschicht (oder Graphenlage) auf einem elektrisch isolierenden Substrat bereit, wobei das elektrisch isolierende Substrat auch ein strukturiertes Substrat sein kann, das eine elektrisch isolierende Oberfläche (oder Oberflächenschicht) aufweist. Mit anderen Worten: Eine Graphenschicht (Monoschicht, Doppelschicht, Dreifachschicht und Ähnliches) kann auf einem elektrisch isolierenden Substrat gebildet werden, so dass die Graphenschicht keinen Kontakt zu einem Metal oder einem elektrisch leitfähigen Material aufweist. Demzufolge werden zum Beispiel die elektronischen Eigenschaften der Graphenschicht nicht von einem benachbarten Metall oder einem benachbarten elektrisch leitfähigen Material beeinflusst. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen gestattet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschrieben wird, die gesteuerte Bildung einer Graphenschicht auf einer Oberfläche eines dielektrischen Substrats über Entmischung von Kohlenstoff aus einer Metallschicht, die über dem Substrat angeordnet ist, wobei die Bildung von Carbidphasen und die unerwünschte Kohlenstoff-Entmischung an der Oberfläche der Metallschicht vermieden werden. Weiterhin wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen ein Verfahren zur Herstellung einer reinen Graphenschicht (oder Graphenlage) auf einem elektrisch isolierenden Substrat bereitgestellt, was die gesteuerte Bildung von Einzelschicht-Graphen und/oder von Mehrfachschicht-Graphen über das Steuern von wenigstens einem der Folgenden gestattet: des Wasserstoffgehalts des Kohlenstoffs, des Wasserstoffgehalts des katalytischen Metalls oder des Wasserstoffgehalts der Temperatmosphäre zur Bildung der Graphenschicht.
  • 1 zeigt schematisch ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100 zur Verarbeitung eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren 100 zur Verarbeitung eines Trägers Folgendes: in 110 die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht über einem Träger; in 120 die Bildung einer Quellschicht über der ersten katalytischen Metallschicht; in 130 die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht über der Quellschicht, wobei die Stärke der zweiten katalytischen Metallschicht größer als die Stärke der ersten katalytischen Metallschicht ist; und in 140 das anschließende Durchführen einer Temperung, um die Diffusion des Materials der Quellschicht zu ermöglichen, die eine der Oberfläche des Trägers benachbarte Zwischenschicht aus dem diffundierten Material der Quellschicht bildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Durchführen einer Temperung das Tempern des Trägers, wobei eine oder mehrere Schichten, die über dem Träger gebildet werden, ebenfalls getempert werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Durchführen einer Temperung das Tempern der einen oder mehreren Schichten, die über dem Träger gebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Durchführen einer Temperung das Durchführen eines Temperprozesses, oder es beinhaltet einen Temperprozess. Mit anderen Worten: Das Tempern ist ein Temperprozess, wie hierin beschrieben wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Zwischenschicht, die während des Durchführens einer Temperung 140 gebildet wird, eine Schicht, die ein zweidimensionales Strukturmaterial enthält. Weiterhin ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Zwischenschicht, die während des Durchführens einer Temperung 140 gebildet wird, eine Monoschicht aus einem Material, das eine zweidimensionale Kristallstruktur aufweist. Weiterhin ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Zwischenschicht, die während des Durchführens einer Temperung 140 gebildet wird, eine Doppelschicht aus einem Material, das eine zweidimensionale Kristallstruktur aufweist. Weiterhin ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Zwischenschicht, die während des Durchführens einer Temperung 140 gebildet wird, eine Mehrfachschicht aus einem Material, das eine zweidimensionale Kristallstruktur aufweist. Mit anderen Worten: Das Verfahren 100 beinhaltet in 140 das anschließende Durchführen einer Temperung, um die Diffusion des Materials der Quellschicht zu ermöglichen, die eine der Oberfläche des Trägers benachbarte Zwischenschicht aus dem diffundierten Material der Quellschicht bildet, wobei die Zwischenschicht wenigstens eines von Folgenden ist: eine Schicht, die ein zweidimensionales Strukturmaterial enthält, eine Monoschicht aus einem Material, das eine zweidimensionale Kristallstruktur aufweist, eine Doppelschicht aus einem Material, das eine zweidimensionale Kristallstruktur aufweist, oder eine Mehrfachschicht aus einem Material, das eine zweidimensionale Kristallstruktur aufweist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält ein Material, das eine zweidimensionale Kristallstruktur aufweist, wenigstens ein Material aus der folgenden Gruppe von Materialien, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Graphen, Graphan, Silicen, Silican, Germanen, Germanan oder anderen Materialien, die in einer hexagonalen, planaren Kristallgitterstruktur kristallisieren, z. B. hexagonale Bornitrid-Lagen, geschichtete Metall-Chalkogenide oder geschichtete Übergangsmetall-Dichalkogenide. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die Quellschicht ein Quellmaterial zur Bildung der Zwischenschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthalten die katalytischen Metallschichten ein katalytisches Material oder Metall zum Lösen und Entmischen des Quellmaterials der Quellschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Bildung einer Schicht, z. B. einer Metallschicht, z. B. einer Metallschicht, die ein katalytisches Material enthält, z. B. einer Halbleiterschicht, z. B. einer Schicht, die Kohlenstoff, Silizium, Germanium und Ähnliches enthält, einen Beschichtungsprozess, wie er in der Halbleiterindustrie verwendet wird, z. B. einen CVD-Prozess oder einen PVD-Prozess.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen zählt zu einem chemischen Gasphasenabscheidungsprozess (CVD, chemical vapor deposition) eine Vielzahl von Modifikationen, wie zum Beispiel CVD bei Atmosphärendruck (APCVD, atmospheric pressure CVD), Niederdruck-CVD (LPCVD, low pressure CVD), Ultrahochvakuum-CVD (UHVCVD, ultrahigh vacuum CVD), plasmaunterstützte CVD (PECVD, plasma enhanced CVD), CVD in hochdichtem Plasma (HDPCVD, high density plasma CVD), Remote-Plasma-CVD (RPECVD, remote plasma enhanced CVD), Atomlagenabscheidung (ALD, atomic layer deposition), Atomlagen-CVD (ALCVD, atomic layer CVD), Gasphasenepitaxie (VPE, vapor phase epitaxy), metallorganische CVD (MOCVD, metal organic CVD), hybrid-physikalische CVD (HPCVD, hybrid physical CVD) und Ähnliche. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden Kohlenstoff, Silizium, Germanium, Nickel, Cobalt, Eisen, Ruthenium, Rhodium, Platin, Iridium, Kupfer, Gold, Silver, Tantal, Titannitrid, Siliziumnitrid und Ähnliche unter Verwendung von LPCVD, ALD oder Atomlagen-CVD abgeschieden (oder unter Verwendung eines PVD-Prozesses). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet physikalische Gasphasenabscheidung eine Vielzahl von Modifikationen, wie zum Beispiel Magnetron-Sputtern (Wechselspannungs-Sputtern, Gleichspannungs-Sputtern), Ionenstrahl-Sputtern (IBS, ion-beam sputtering), reaktives Sputtern, Hochenergieimpulsmagnetron-Sputtern (HIPIMS), Vakuumverdampfung, Molekularstrahlepitaxie (MBE, molecular beam epitaxy) und Ähnliche.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird eine Schicht oder ein Träger (ein Substrat) unter Verwendung eines lithografischen Prozesses strukturiert (einschließlich des Aufbringens eines Fotolacks, des Freilegens eines Fotolacks und des Entwickelns eines Fotolacks) und eines Ätzprozesses (z. B. eines Nassätzprozesses unter Verwendung von Ätzchemie oder eines Trockenätzprozesses unter Verwendung zum Beispiel von Plasmaätzen, reaktivem Plasmaätzen, Ionenstrahlätzen und Ähnlichem). Weiterhin beinhaltet das Strukturieren einer Schicht oder eines Trägers (eines Substrats) das Aufbringen einer Maskenschicht (z. B. einer Hartmaskenschicht oder einer Weichmaskenschicht), das Strukturieren der Maskenschicht unter Freilegung der darunterliegenden Schicht oder des Trägers und das selektive Ätzen der darunterliegenden Schicht oder des Trägers. Ein Strukturierungsprozess beinhaltet weiterhin das Ablösen von Fotolack, z. B. nachdem der Ätzprozess ausgeführt worden ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Durchführen einer Temperung (z. B. das Tempern eines Schichtstapels auf einem Träger) eine Wärmebehandlung eines Trägers oder eines Schichtstapels auf einem Träger. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird das Aufheizen eines Trägers (eines Wafers, eines Substrats und Ähnliches) oder eines Schichtstapels auf einem Träger unter Verwendung von Direktkontaktheizung durchgeführt, z. B. über eine Wärmeplatte, oder durch Strahlungsheizung, z. B. über einen Laser oder über eine oder mehrere Lampen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Temperprozess (z. B. das Durchführen einer Temperung) unter Vakuumbedingungen unter Verwendung zum Beispiel eines Laserheizgeräts oder eines Lampenheizgeräts durchgeführt. Parameter eines Temperprozesses sind die Aufheizgeschwindigkeit, die Tempertemperatur, die Temperdauer, die Abkühlgeschwindigkeit und im Fall, dass der Temperprozess in einer Gasatmosphäre durchgeführt wird, die chemische Zusammensetzung des Tempergases und der Gasdruck des Tempergases.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein katalytisches Material, wie hierin beschrieben wird, an der Bildung der Zwischenschicht beteiligt, z. B. gestattet Nickel als katalytische Metallschicht die Bildung einer Graphenschicht an der Grenzfläche zwischen dem Träger und der katalytischen Metallschicht, wobei das katalytische Metall anfänglich nicht chemisch mit dem Kohlenstoff reagiert. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist ein entsprechendes katalytisches Metall zur Verarbeitung eines Quellmaterials (z. B. Silizium, Kohlenstoff, Germanium) irgendein Material, das das Quellmaterial bei hohen Temperaturen löst, wobei es keine stabile, das Quellmaterial und das katalytische Metall enthaltende Phase bei Raumtemperaturen gibt, so dass sich das Quellmaterial wieder vom katalytischen Metall entmischt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird das im Verfahren 100 verwendete katalytische Metall an das zu verarbeitende Quellmaterial angepasst.
  • 2A zeigt einen Träger 202, der eine obere Oberfläche 202a aufweist, bei einer anfänglichen Prozessstufe des Verfahrens 100 zur Verarbeitung eines Trägers. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist der Träger ein Wafer, ein Substrat oder irgendeine andere Art von Träger, der geeignet ist, die entsprechenden Beschichtungsprozesse (110, 120, 130) und den Temperprozess (140) des Verfahrens 100 durchzuführen, z. B. ist der Träger ein beschichteter Metallstreifen oder ein bereits verarbeiteter Wafer. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist der Träger eine Hauptbearbeitungsoberfläche 202a auf, die eine seitliche Richtung 203 definiert, wie zum Beispiel in den 2A bis 2F gezeigt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist der Träger eine Richtung 201 der Stärke auf, die senkrecht zur seitlichen Richtung 203 ist, z. B. senkrecht zur Hauptbearbeitungsoberfläche 202a des Trägers 202.
  • Der Träger 202 ist ein Substrat (z. B. ein Wafersubstrat), das aus verschiedenen Arten von Halbleitermaterialien hergestellt ist, einschließlich Silizium, Germanium, Gruppe III-V oder anderen Arten, einschließlich zum Beispiel Polymere, obwohl in einer anderen Ausführungsform auch andere geeignete Materialien verwendet werden können. In verschiedenen Ausführungsformen ist das Substrat aus Silizium (dotiert oder undotiert) hergestellt, in einer alternativen Ausführungsform ist das Substrat ein Silicon-on-Insulator- (SOI-) Wafer. Als eine Alternative können irgendwelche anderen geeigneten Halbleitermaterialien für das Substrat verwendet werden, zum Beispiel Halbleiterverbundmaterial, wie zum Beispiel Siliziumcarbid (SiC), Galliumnitrid (GaN), Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), aber auch irgendein geeignetes ternäres Halbleiterverbundmaterial oder quaternäres Halbleiterverbundmaterial, wie zum Beispiel Indium-Gallium-Arsenid (InGaAs). In verschiedenen Ausführungsformen ist das Substrat 202 außerdem aus dielektrischem Material (elektrisch isolierendes Material) hergestellt oder enthält dieses, wie zum Beispiel Siliziumdioxid (SiO2), Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumcarbid (SiC), Aluminiumoxid (Al2O3), Hafniumdioxid (HfO2) oder Zirconiumdioxid (ZrO2).
  • 2B zeigt beispielhaft eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht des Trägers 202, nachdem der Prozess 110 des Verfahrens 100 ausgeführt worden ist, z. B. nachdem eine erste katalytische Metallschicht 204 über dem Träger 202 gebildet worden ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Oberfläche 202a des Trägers 202 (z. B. die Hauptbearbeitungsoberfläche 202a des Trägers 202) wenigstens zum Teil mit einer ersten katalytischen Metallschicht 204 bedeckt. Weiterhin weist die erste katalytische Metallschicht 204 direkten Kontakt zum Träger auf, wie in 2B gezeigt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die erste katalytische Metallschicht 204 über der gesamten Oberfläche 202a des Trägers 202 abgeschieden, so dass sie z. B. eine Oberfläche des Trägers 202 bedeckt, die größer als einige Quadratmillimeter ist, z. B. eine Oberfläche des Trägers 202 bedeckt, die größer als einige Quadratzentimeter ist, z. B. eine Oberfläche des Trägers 202 im Bereich von etwa 1 mm2 bis etwa 2.000 cm2 bedeckt, z. B. eine Oberfläche des Trägers 202 im Bereich von etwa 1 mm2 bis etwa 1.000 cm2 bedeckt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Anwendung des Verfahrens 100, wie es hierin beschrieben wird, nicht auf eine spezifische Trägergröße beschränkt, so lange die Beschichtungsprozesse und der Temperprozess umgesetzt werden können.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die erste katalytische Metallschicht 204 eine Stärke (z. B. eine seitliche Ausdehnung längs der Richtung 201) im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 100 nm auf, z. B. im Bereich von etwa 5 nm bis etwa 50 nm. Weiterhin enthält die erste katalytische Metallschicht 204 wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe: ein Übergangsmetall, z. B. Nickel, Cobalt, Eisen, Ruthenium, Rhodium, Platin, Iridium oder irgendein anderes Material, das das Lösen und Entmischen des Quellmaterials der Quellschicht 206 gestattet, die über der katalytischen Metallschicht 204 während des Prozesses 120 des Verfahrens 100 gebildet wird, wie es hierin beschrieben wird.
  • Der Träger 202 ist ein elektrisch isolierender Träger, oder er enthält wenigstens eine elektrisch isolierende Oberflächenschicht oder ein Oberflächengebiet. Der Träger 202 ist ein elektrisch leitfähiger Träger, falls es für eine spezifische Anwendung gewünscht ist. Mit anderen Worten: Das Verfahren 100, wie es hierin beschrieben wird, ist nicht auf eine spezifische Art von Substrat beschränkt.
  • 2C zeigt beispielhaft eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht des Trägers 202, nachdem der Prozess 110 und der Prozess 120 des Verfahrens 100 ausgeführt worden sind, z. B. nachdem eine erste katalytische Metallschicht 204 über dem Träger 202 gebildet worden ist und nachdem eine Quellschicht 206 über der ersten katalytischen Metallschicht 204 gebildet worden ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Oberfläche 204a der ersten katalytischen Metallschicht 204 wenigstens zum Teil mit der Quellschicht 206 bedeckt. Weiterhin hat die Quellschicht 206 direkten Kontakt zur ersten katalytischen Metallschicht 204, wie in 2C gezeigt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Quellschicht 206 über der gesamten Oberfläche 204a der ersten katalytischen Metallschicht 204 gebildet (oder abgeschieden). Demzufolge ist die seitliche Ausdehnung (z. B. die Ausdehnung längs einer seitlichen Richtung 203 oder z. B. längs einer Richtung parallel zur Oberfläche 202a des Trägers 202) der ersten katalytischen Metallschicht 204 die gleiche wie die seitliche Ausdehnung der Quellschicht 206.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist die Quellschicht 206 eine Stärke im Bereich von etwa 0,2 nm bis etwa 10 nm auf, z. B. im Bereich von etwa 0,34 nm bis etwa 10 nm. Weiterhin enthält die Quellschicht 206 wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe: Silizium, Kohlenstoff, Germanium, Bor, Gallium, Selen oder irgendein anderes Material, das das Lösen und Entmischen in Verbindung mit einem katalytischen Metall, das in der katalytischen Metallschicht 204 enthalten ist, gestattet, wie es hierin beschrieben wird.
  • Die Bildung einer Quellschicht 206 über der ersten katalytischen Metallschicht 204 beinhaltet die Bildung einer Kohlenstoffschicht 206 oder die Bildung einer Schicht 206, die wenigstens eines der Elemente Kohlenstoff oder Wasserstoff enthält, über der ersten katalytischen Metallschicht 204. Weiterhin beinhaltet gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Bildung einer Quellschicht 206 über der ersten katalytischen Metallschicht 204 die Bildung einer Siliziumschicht 206 oder die Bildung einer Schicht 206, die wenigstens eines der Elemente Silizium oder Wasserstoff enthält, über der ersten katalytischen Metallschicht 204. Weiterhin beinhaltet gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Bildung einer Quellschicht 206 über der ersten katalytischen Metallschicht 204 die Bildung einer Germaniumschicht 206 oder die Bildung einer Schicht 206, die wenigstens eines der Elemente Germanium oder Wasserstoff enthält, über der ersten katalytischen Metallschicht 204. Die Quellschicht 206, die über der ersten katalytischen Metallschicht 204 gebildet wird, enthält ein zu verarbeitendes Material, z. B. ein Material, das im katalytischen Metall der katalytischen Metallschichten 204, 208 gelöst werden soll, wie hierin beschrieben wird. Weiterhin enthält die Quellschicht 206, die über der ersten katalytischen Metallschicht 204 gebildet wird, das Material, um die Zwischenschicht zu bilden, z. B. um ein zweidimensionales Strukturmaterial zu bilden, nachdem der Temperprozess 140 ausgeführt worden ist und/oder während des Temperprozesses 140, wie es hierin beschrieben wird.
  • 2D zeigt beispielhaft eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht des Trägers 202, nachdem der Prozess 110, der Prozess 120 und der Prozess 130 des Verfahrens 100 ausgeführt worden sind, z. B. nachdem eine erste katalytische Metallschicht 204 über dem Träger 202 gebildet worden ist, nachdem eine Quellschicht 206 über der ersten katalytischen Metallschicht 204 gebildet worden ist und nachdem eine zweite katalytische Metallschicht 208 über der Quellschicht 206 gebildet worden ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Oberfläche 206a der Quellschicht 206 wenigstens zum Teil mit der zweiten katalytischen Metallschicht 208 bedeckt. Weiterhin weist die zweite katalytische Metallschicht 208 direkten Kontakt zur Quellschicht 206 auf, wie in 2D gezeigt wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die zweite katalytische Metallschicht 208 über der gesamten Oberfläche 206a der Quellschicht 206 abgeschieden. Demzufolge ist die seitliche Ausdehnung (z. B. die Ausdehnung längs der seitlichen Richtung 203 oder z. B. längs einer Richtung parallel zur Oberfläche 202a des Trägers 202) der zweiten katalytischen Metallschicht 208 die gleiche wie die seitliche Ausdehnung der Quellschicht 206.
  • Die zweite katalytische Metallschicht 208 weist eine Stärke im Bereich von etwa 2 nm bis etwa 5 µm auf, z. B. im Bereich von etwa 10 nm bis etwa 1 µm. Weiterhin enthält die zweite katalytische Metallschicht 208 wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe: ein Übergangsmetall, z. B. Nickel, Cobalt, Eisen, Ruthenium, Rhodium, Platin, Iridium oder irgendein anderes Material, das das Lösen und Entmischen des Materials der Quellschicht 206 gestattet, die zwischen den katalytischen Metallschichten 204, 208 gebildet wird, wie hierin beschrieben wird. Die Stärke der zweiten katalytischen Metallschicht 208 ist größer als die Stärke der ersten katalytischen Metallschicht 204, z. B. ist das Verhältnis zwischen den Schichtstärken der zweiten katalytischen Metallschicht 208 und der ersten katalytischen Metallschicht 204 größer als etwa 1, z. B. größer als etwa 1,5, z. B. größer als etwa 2, z. B. größer als etwa 4, z. B. im Bereich von etwa 1,5 bis etwa 20. Demzufolge findet gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Entmischung des Materials der Quellschicht 206 an der Oberfläche 202a des Trägers statt, weil der Diffusionsabstand 201a des Quellmaterials der Quellschicht 206 zur Oberfläche 208a der zweiten katalytischen Metallschicht 208 größer als der Diffusionsabstand 201b des Quellmaterials der Quellschicht 206 zur Oberfläche 202a des Trägers 202 ist und die Entmischung im Allgemeinen entweder an der Oberfläche 208a oder an der Oberfläche 202a des Trägers 202 stattfindet.
  • Wie in 2D veranschaulicht wird, beinhaltet das Verfahren 100 die Bildung eines Schichtstapels 207a, der das zu verarbeitende Material (das Quellmaterial) enthält, wobei das Quellmaterial zum Beispiel in der Schicht 206 zwischen den beiden Schichten 204, 208 einschließlich des katalytischen Metalls angeordnet ist. Die erste katalytische Metallschicht 204 und die zweite katalytische Metallschicht 208 enthalten das gleiche katalytische Material oder katalytisches Metall. Ein katalytisches Metall enthält weiterhin irgendein katalytisches Material, das zum Lösen und Entmischen des zu verarbeitenden Materials der Schicht 206 geeignet ist, das z. B. wenigstens eines der folgenden Materialien enthält: eine katalytische Verbindung, eine Nickelverbindung, eine Cobaltverbindung, eine Iridiumverbindung, eine katalytische intermetallische Verbindung, eine katalytische Legierung, eine Nickellegierung, eine Cobaltlegierung, eine Iridiumlegierung und Ähnliche. Das katalytische Metall gestattet die Diffusion des Quellmaterials der Quellschicht 206 durch die katalytische Metallschicht, z. B. durch die erste katalytische Metallschicht 204.
  • 2E zeigt beispielhaft eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht des Trägers 202 nachdem der Prozess 110, der Prozess 120, der Prozess 130 und der Prozess 140 des Verfahrens 100 ausgeführt worden sind, z. B. nachdem eine erste katalytische Metallschicht 204 über dem Träger 202 gebildet worden ist, nachdem eine Quellschicht 206 über der ersten katalytischen Metallschicht 204 gebildet worden ist und nachdem eine zweite katalytische Metallschicht 208 über der Quellschicht 206 gebildet worden ist und nachdem ein Temperprozess ausgeführt worden ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Durchführen einer Temperung (z. B. eines Temperprozesses) wenigstens einen Aufheizprozess, wobei der Träger auf eine Soll-Tempertemperatur erhitzt wird, eine Wärmebehandlung, wobei der Träger für eine Soll-Temperdauer der Temperatur ausgesetzt wird und einen Abkühlungsprozess, wobei der Träger auf Raumtemperatur herunter gekühlt wird.
  • Das Tempern wird ausgeführt, um die Diffusion des Materials der Quellschicht 206 zu ermöglichen, die die der Oberfläche 202a des Trägers 202 benachbarte Zwischenschicht 210 bildet, wobei die Zwischenschicht 210 das diffundierte Material der Quellschicht 206 enthält. Wie in 2E gezeigt wird, wird, nachdem der Temperprozess ausgeführt worden ist, eine Zwischenschicht 210 über der Oberfläche 202a des Trägers 202 gebildet, wobei die Zwischenschicht 210 mit einer katalytischen Materialschicht 212 (einer katalytischen Restmetallschicht 212) bedeckt ist, die wenigstens das katalytische Restmaterial der ersten katalytischen Metallschicht 204 und der zweiten katalytischen Metallschicht 208 enthält.
  • Der getemperte Schichtstapel 207a wird während des Temperns in die Zwischenschicht 210 und die katalytische Materialschicht 212 umgewandelt.
  • Während des Aufheizprozesses und/oder der Wärmebehandlung des Temperprozesses wird das Quellmaterial der Quellschicht 206 in den katalytischen Metallschichten 204, 208 gelöst. Während des Aufheizprozesses und/oder der Wärmebehandlung des Temperprozesses diffundiert das Quellmaterial der Quellschicht 206 inhomogen in die katalytischen Metallschichten 204, 208. Während des Aufheizens und/oder der Wärmebehandlung des Temperprozesses ist die Konzentration des Quellmaterials in einem ersten Gebiet in der Nähe des Trägers höher als in einem zweiten Gebiet in der Nähe der Oberfläche der katalytischen Metallschicht. Die Menge an Quellmaterial, das in den katalytischen Metallschichten 204, 208 gelöst wird, wird durch die entsprechende Schichtstärke der Quellschicht 206 definiert. Die Konzentration von Quellmaterial, das in den katalytischen Metallschichten 204, 208 gelöst wird, und die Verteilung des Quellmaterials in den katalytischen Metallschichten 204, 208 wird durch die Stärke der Quellschicht 206 und die entsprechende Stärke der ersten katalytischen Metallschicht 204 und der zweiten katalytischen Metallschicht 208 definiert oder beeinflusst.
  • Während des Abkühlungsprozesses der Temperung entmischt sich (entmischt sich chemisch oder scheidet sich ab) das Quellmaterial, das in den Metallschichten 204, 208 gelöst ist, von den katalytischen Metallschichten 204, 208 und bildet eine der Oberfläche 202a des Trägers 202 benachbarte Zwischenschicht 210. Weil der Abstand 201b von der Quellschicht 206 des Schichtstapels 207a zur Oberfläche 202a des Trägers 202 geringer als der Abstand 201a von der Quellschicht 206 des Schichtstapels 207a zur Oberfläche 208a der katalytischen Metallschicht 208 ist, entmischt sich, während des Temperns und/oder nachdem das Tempern ausgeführt worden ist, das Material der Quellschicht 206, das in den katalytischen Metallschichten 204, 208 gelöst ist, nicht an der Oberfläche 212a der katalytischen Metallschicht 212. Demzufolge wird die katalytische Restmaterialschicht 212 in einem anschließend durchgeführten Ätzprozess entfernt. Weil das Quellmaterial (z. B. Kohlenstoff) der Quellschicht 206 in der Nähe der Oberfläche 202a des Trägers 202 angeordnet ist, wird die Bildung einer Sekundärphase (z. B. Nickelcarbid) verhindert, die Quellmaterial (z. B. Kohlenstoff) aus der Quellschicht 206 und ein Material (z. B. Nickel) aus den katalytischen Metallschichten 204, 208 enthält.
  • Weiterhin wird dieser Effekt durch Verwendung einer Diffusionssperrschicht verbessert, die oberhalb der Quellschicht 206 angeordnet ist oder die zwischen der Quellschicht 206 und der zweiten katalytischen Metallschicht 208 angeordnet ist. Weil die Phasenbildung einer oder mehrerer Carbidphasen maßgeblich reduziert oder verhindert wird, kann die katalytische Restmaterialschicht 212 leicht unter Verwendung eines Ätzprozesses entfernt werden. Alternativ wird die zweite katalytische Metallschicht 208 als Diffusionssperrschicht ausgelegt.
  • Während das Verfahren 100 ausgeführt wird, wird Wasserstoff in die Quellschicht 206 eingebracht, was die Eigenschaften der Zwischenschicht 210 nach dem Temperprozess ändert. Während das Verfahren 100 ausgeführt wird, wird Wasserstoff in wenigstens eine katalytische Metallschicht 204, 208 eingebracht, was die Eigenschaften der Zwischenschicht 210 nach dem Temperprozess ändert.
  • 2F zeigt eine schematische Querschnittsansicht oder Seitenansicht des Trägers 202, nachdem der Prozess 110, der Prozess 120, der Prozess 130 und der Prozess 140 des Verfahrens 100 ausgeführt worden sind, wie bezugnehmend auf 2E beschrieben wird, und die katalytische Restmaterialschicht 212 wird in einem zusätzlichen Prozess entfernt.
  • Bezugnehmend auf 2F beinhaltet das Verfahren 100 zur Verarbeitung eines Trägers 202 weiterhin das Entfernen der katalytischen Restmaterialschicht 212, nachdem das Tempern ausgeführt worden ist, so dass die Zwischenschicht 210 freigelegt wird oder wenigstens zum Teil freigelegt wird. Die Zwischenschicht 210 besteht ausschließlich aus dem Quellmaterial, das über der ersten katalytischen Metallschicht 204 im Prozess 120 des Verfahrens 100 abgeschieden wurde.
  • Das Verfahren 100 wird, wie hierin beschrieben, zur Bildung einer Graphen-Lage verwendet, z. B. einer Monoschicht aus Graphen, z. B. einer Doppelschicht aus Graphen, z. B. einer Mehrfachschicht aus Graphen. Demzufolge wird eine erste katalytische Metallschicht 204 über dem Träger 202 gebildet, die wenigstens eines der folgenden Metalle enthält oder daraus besteht: Nickel, Cobalt, Eisen, Ruthenium, Rhodium, Platin, Iridium. Die erste katalytische Metallschicht 204 weist eine Stärke von etwa 20 nm auf und wird unter Verwendung eines CVD-Prozesses oder eines PVD-Prozesses abgeschieden. Anschließend wird eine Kohlenstoffschicht 206 über der ersten katalytischen Metallschicht 204 gebildet, z. B. über der Nickelschicht 204. Die Kohlenstoffschicht 206 weist eine Stärke von etwa 1 nm auf und wird unter Verwendung eines CVD-Prozesses oder eines PVD-Prozesses abgeschieden. Die Kohlenstoffschicht 206 enthält weiterhin eine gesteuerte Menge Wasserstoff, die in die Kohlenstoffschicht 206 während der Abscheidung der Kohlenstoffschicht 206 oder in einem anschließenden Hydrogenierungsprozess eingebracht wird. Die Kohlenstoffschicht 206 ist die Kohlenstoffquelle zur Bildung der Graphen-Lage 210 während des Temperprozesses. Anschließend wird eine zweite katalytische Metallschicht 208 über der Kohlenstoffschicht 206 gebildet, wobei die zweite katalytische Metallschicht 208 wenigstens eines der folgenden Metalle enthält oder daraus besteht: Nickel, Cobalt, Eisen, Ruthenium, Rhodium, Platin, Iridium. Die erste und die zweite katalytische Metallschicht 204, 208 enthalten oder bestehen aus dem gleichen Material, z. B. Nickel.
  • Die zweite katalytische Metallschicht 208 weist eine Stärke von etwa 100 nm auf und wird unter Verwendung eines CVD-Prozesses oder eines PVD-Prozesses abgeschieden. Der Schichtstapel 207a, der z. B. eine zwischen den beiden katalytischen Nickelschichten 204, 208 abgeschiedene Kohlenstoffschicht 206 enthält, wird in einem Temperprozess getempert. Der Träger 202, einschließlich des Schichtstapels 207a, wird auf eine Tempertemperatur im Bereich von etwa 600 °C bis 1100 °C etwa aufgeheizt, mit einer Aufheizgeschwindigkeit im Bereich von etwa 0,1 °K/s bis etwa 50 °K/s. Die Temperdauer liegt im Bereich von etwa 1 min bis etwa 60 min (oder sogar über 60 min). Weiterhin liegt gemäß verschiedenen Ausführungsformen die Abkühlgeschwindigkeit im Bereich von etwa 0,1 °K/s bis etwa 50 °K/s.
  • Während des Temperprozesses (z. B. dem Prozess 140) wird die Kohlenstoffschicht 206 abgebaut, weil der Kohlenstoff der Quellschicht 206 in die katalytischen Metallschichten 204, 208 diffundiert (oder darin gelöst wird). Das katalytische Metall wird so ausgewählt, dass das katalytische Metall keine stabile Phase, die den Kohlenstoff enthält, bilden kann, z. B. wenigstens nicht in einer gewissen Zusammensetzung und einem gewissen Temperaturbereich. Demzufolge entmischt sich Kohlenstoff, der in einer katalytischen Materialschicht gelöst ist, während der Abkühlung des Trägers 202 von der katalytischen Materialschicht. Weil der Kohlenstoff in der Nähe des Trägers 202 in die katalytische Materialschicht eingebracht wird, entmischt sich der Kohlenstoff ausschließlich an der Grenzfläche zwischen dem Träger 202 und der katalytischen Materialschicht 212, z. B. an der Oberfläche 202a des Trägers 202. Der Kohlenstoff, der während der Abkühlung von der katalytischen Materialschicht 212 entmischt wird, bildet eine Graphen-Monoschicht 210, z. B. eine Graphen-Lage 210. Weiterhin bildet der Kohlenstoff, der während der Abkühlung von der katalytischen Materialschicht 212 entmischt wird, eine Graphen-Doppelschicht, z. B. eine Graphenschicht 210, die zwei übereinander gestapelte Graphen-Monoschichten enthält. Weiterhin bildet der Kohlenstoff, der während der Abkühlung von der katalytischen Materialschicht 212 entmischt wird, eine Graphen-Mehrfachschicht, z. B. eine Graphenschicht 210, die eine Vielzahl von übereinander gestapelten Graphen-Monoschichten enthält. Weiterhin gestattet das Verfahren 100 das gesteuerte Wachstum einer Kohlenstoff-Monoschicht, einer Kohlenstoff-Doppelschicht oder einer Kohlenstoff-Mehrfachschicht, abhängig von der Wasserstoffmange, die in die Kohlenstoffschicht vor dem Temperprozess 140 eingebracht wird oder die in die katalytische Materialschicht 212 während des Temperprozesses 140 eingebracht wird oder die in die Graphenschicht 210 während des Temperprozesses 140 eingebracht wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen verursacht das Einbringen von Wasserstoff in die Kohlenstoffschicht 206 die Bildung einer Graphen-Monoschicht 210 während des Temperprozesses, wobei in Abwesenheit von Wasserstoff eine Graphen-Doppelschicht 210 oder eine Graphen-Mehrfachschicht 210 gebildet wird.
  • Der Temperprozess 140 wird unter Vakuumbedingungen durchgeführt, z. B. in Hochvakuum. Weiterhin wird während des Temperprozesses 140 ein Tempergas genutzt, z. B. wenigstens eines der folgenden: Argon (oder ein anderes Inertgas), Stickstoff, Wasserstoff, Ammoniak und Ähnliches. Die Verwendung eines Prozessgases (oder Tempergases) gestattet das Einbringen von Wasserstoff in die Kohlenstoffschicht 206 oder in die Graphenlage (Graphenschicht) 210, die während des Temperprozesses gebildet wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen verursacht eine Vorabsättigung des katalytischen Metalls mit Wasserstoff die Bildung einer Graphen-Monoschicht 210 während des Temperprozesses, wobei ohne Wasserstoff-Vorabsättigung des katalytischen Metalls eine Graphen-Mehrfachschicht 210 gebildet wird.
  • Die Kohlenstoffschicht 206 wird unter Verwendung eines wasserstofflosen Kohlenstoff-PVD-Prozesses abgeschieden. Die Kohlenstoffschicht 206 wird unter Verwendung eines PVD-, eines plasmaunterstützten CVD- (PECVD-) oder eines thermischen CVD-(LPCVD-, APCVD-) Prozesses abgeschieden, der das Einbringen einer gesteuerten Wasserstoffmenge in die Kohlenstoffschicht 206 ermöglicht.
  • Weil der Kohlenstoff der Kohlenstoffschicht 206 (während des Temperns) die Graphen-Lage 210 an der Grenzfläche zwischen der katalytischen Materialschicht 212 und dem Träger bildet, z. B. unter der katalytischen Materialschicht 212, z. B. direkt auf dem Träger 202, kann die katalytische Restmaterialschicht 212 leicht in einem nachfolgend durchgeführten Ätzprozess entfernt werden.
  • Unter Verwendung eines oder mehrerer konformer Abscheidungsprozesse, wie zum Beispiel LPCVD oder ALD, wird der Schichtstapel 207a weiterhin auch über einer oder mehreren dreidimensionalen Strukturen gebildet, z. B. über einem oder mehreren Strukturelementen, die auf dem Träger angeordnet werden, z. B. über einer oder mehreren Aussparungen, die im Träger angeordnet werden, wie zum Beispiel in den 3A und 3B gezeigt wird. Demzufolge gestattet das Verfahren 100 die Bildung einer der folgenden Schichten über einer oder mehreren dreidimensionalen Strukturen: einer Graphen-Monoschicht, einer Graphen-Doppelschicht oder einer Graphen-Mehrfachschicht.
  • Weiterhin unterstützt eine Diffusionssperrschicht, die über der Kohlenstoffschicht 206 abgeschieden wird, die Bildung von Graphen 210 an der Grenzfläche zwischen dem Träger 202 und der katalytischen Materialschicht 212, wie zum Beispiel in den 4A bis 4C gezeigt wird. Die Diffusionssperrschicht verhindert, dass der Kohlenstoff von der Kohlenstoffschicht 206 zur Oberfläche des getemperten Schichtstapels 207b (oder der Oberfläche der katalytischen Materialschicht) diffundiert.
  • Das Verfahren 100, wie es hierin beschrieben wird, gestattet die Bildung einer Graphen-Lage 210 direkt auf einem Träger 202, wie zum Beispiel in 2F gezeigt wird. Das Verfahren 100, wie es hierin beschrieben wird, gestattet die Bildung einer Graphen-Lage 210 über eine asymmetrische Entmischung einer katalytischen Metallschicht aus Kohlenstoff, der vorher in der katalytischen Metallschicht gelöst wird. Das Verfahren 100, wie es hierin beschrieben wird, verhindert oder reduziert wenigstens die Bildung von Graphen und einer oder mehrerer Metall-Carbid-Phasen innerhalb der katalytischen Materialschicht 212 über der Graphenschicht 210. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann demzufolge die katalytische Materialschicht 212 leicht unter Verwendung eines Ätzprozesses entfernt werden, um die Graphen-Lage 210, die direkt auf einer dielektrischen Oberfläche 202a angeordnet ist, freizulegen, wobei die Graphen-Lage 210 keinen Kontakt mit einem elektrisch leitfähigen Material aufweist, so dass die physikalischen (elektronischen) Eigenschaften der Graphen-Lage 210 nicht durch eine benachbarte, elektrisch leitfähige Schicht, die zum Beispiel unerwünschte Ladungsträger in die Graphen-Lage 210 injiziert, beeinflusst werden.
  • Weiterhin gestattet das Steuern der Wasserstoffmenge während des Temperprozesses oder während der Bildung der Kohlenstoffschicht 206 die Kontrolle der Kohlenstoff-Entmischung, die eine Graphen-Monoschicht, eine Graphen-Doppelschicht oder eine Graphen-Mehrfachschicht bildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren 100 zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin das Strukturieren des Trägers 202, bevor die erste katalytische Metallschicht 204 gebildet wird oder bevor der Schichtstapel 207a gebildet wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen gestattet das Verfahren 100 zur Verarbeitung eines Trägers 202 weiterhin die Bildung einer konformen Zwischenschicht 210 über dem Träger 202, einschließlich eines zweidimensionalen Strukturmaterials. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen gestattet das Verfahren 100 zur Verarbeitung eines Trägers 202 weiterhin die Bildung einer konformen Graphenlage oder Graphenschicht 210 über dem strukturierten Träger 202.
  • 3A veranschaulicht einen strukturierten Träger 202 in einer Querschnittsansicht oder Seitenansicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält der strukturierte Träger 202 eine Aussparung oder mehrere Aussparungen 302a, 302b, 302c, 302d. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden die eine Aussparung oder die mehreren Aussparungen 302a, 302b, 302c, 302d im Träger unter Verwendung zum Beispiel eines Strukturierungsprozesses, wie er in der Halbleiterindustrie üblicherweise durchgeführt wird, gebildet. Weiterhin weisen die eine Aussparung oder die mehreren Aussparungen, die im Träger 202 gebildet werden, irgendeine Sollform auf, z. B. eine gewinkelte Form oder eine abgerundete Form. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist wenigstens eine der im Träger 202 gebildeten Aussparungen eine der folgenden Formen auf: eine Quaderform, eine prismatische Form, eine zylindrische Form, eine Kugelform, eine Halbkugelform, eine elliptische Form und ähnliche. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält der Träger 202 ein Strukturelement oder mehrere Strukturelemente 304a, 304b, 304c, 304d. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen werden das eine Strukturelement oder die mehreren Strukturelemente 304a, 304b, 304c, 304d in wenigstens einer der Positionen - über dem Träger oder im Träger - unter Verwendung von zum Beispiel wenigstens einem der Prozesse, einem Schichtungsprozess oder einem Strukturierungsprozess, wie sie in der Halbleiterindustrie üblicherweise durchgeführt werden, gebildet. Weiterhin weisen das eine Strukturelement oder die mehreren Strukturelemente 304a, 304b, 304c, 304d, die in wenigstens einer der Positionen - über dem Träger 202 oder im Träger 202 - gebildet werden, irgendeine Sollform auf, z. B. eine gewinkelte Form oder eine abgerundete Form. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen weist wenigstens ein Strukturelement, das in wenigstens einer der Positionen - über dem Träger 202 oder im Träger 202 - gebildet wird, eine der folgenden Formen auf: eine Quaderform, eine prismatische Form, eine zylindrische Form, eine Kugelform, eine Halbkugelform, eine elliptische Form und ähnliche.
  • 3B veranschaulicht, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, in einer Querschnittsansicht oder Seitenansicht einen strukturierten Träger 202, einschließlich der konformen Schicht 210 aus einem zweidimensionalen Strukturmaterial, nachdem das Verfahren 100 ausgeführt worden ist, wie vorher mit Bezug auf die 2A bis 2F beschrieben wurde. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird über dem strukturierten Träger 202 eine konforme Schicht 210 gebildet, die ein zweidimensionales Strukturmaterial enthält, z. B. Graphen, Graphan, Silicen, Silican, Germanen, Germanan. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die konforme Schicht 210 eine Graphen-Monoschicht oder eine Graphen-Doppelschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird das Verfahren 100 weiterhin verwendet, um eine elektronische Komponente oder ein elektronisches Bauelement zu bilden, z. B. einen Transistor oder einen Sensor, oder eine integrierte Schaltungskomponente.
  • Eine elektronische Komponente oder ein Teil einer elektronischen Komponente (zum Beispiel in 3B gezeigt) enthält eine elektrisch isolierende, strukturierte Basisschicht 202, die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur bereitstellt; und eine konforme Schicht 210, die über der strukturierten Basisschicht 202 aufgebracht ist, wobei die konforme Schicht 210 eine Monoschicht, eine Doppelschicht oder eine Mehrfachschicht aus einem Material ist, das eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, wobei die konforme Schicht 210 einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang der Oberfläche 202a der strukturierten Basisschicht 202 ermöglicht.
  • Die strukturierte Basisschicht 202 ist ein strukturierter Träger 202, wie er hierin beschrieben wird. Die strukturierte Basisschicht 202 enthält oder besteht aus einem elektrisch isolierenden Material, z. B. Siliziumdioxid. Die strukturierte Basisschicht 202 oder der strukturierte Träger 202 enthält eine oder mehrere Aussparungen und/oder eines oder mehrere Strukturelemente, wie bereits beschrieben wurde.
  • Die konforme Schicht 210 ermöglicht einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die konforme Schicht 210 wenigstens eine von Folgenden: eine Graphen-Monoschicht oder eine Graphen-Doppelschicht, was einen ausreichend großen Ladungsträgertransport in einer Schicht gestattet, die eine Stärke von weniger als etwa 1 nm aufweist. Mit anderen Worten: Der Ladungsträgertransport wird auf ein Gebiet begrenzt, das eine Ausdehnung von weniger als 1 nm entlang wenigstens einer räumlichen Richtung aufweist. Der Ladungsträgertransport wird auf ein Gebiet begrenzt, das wenigstens entlang einer Richtung eine Ausdehnung von weniger als 0,4 nm aufweist. Demzufolge ist der Strompfad innerhalb der konformen Schicht 210 exakt definiert, was zum Beispiel die Genauigkeit eines Sensors, der auf einem gerichteten Stromfluss basiert, z. B. eines HallSensors oder eines magnetischen Sensors, erhöht.
  • Die konforme Schicht 210 und die strukturierte Basisschicht 202 sind dazu ausgelegt, einen internen Spannungszustand in die Schicht 210 einzubringen, z. B. weil sie konform zur strukturierten Basisschicht ist, was die physikalischen Eigenschaften (elektronische Eigenschaften) des Materials der Schicht 210 ändert, z. B. wird eine Bandlücke in eine Graphen-Monoschicht eingebracht, die konform über einer strukturierten Basisschicht 202 gebildet wird, oder das Ladungsträgertransportverhalten der konformen Schicht 210 wird wie gewünscht aufgrund des Einbringens von interner mechanischer Spannung und/oder Verformung verändert.
  • Ein Material, das eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, enthält wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe: Graphen, hydrogeniertes Graphen (Graphan), Silicen, hydrogeniertes Silicen (Silican), Germanen, hydrogeniertes Germanen (Germanan).
  • Eine elektronische Komponente, die eine Doppelschicht einer zweidimensionalen Kristallgitterstruktur (z. B. eine Graphen-Doppelschicht) enthält, ist ein Teil eines Transistors, z. B. enthält ein Kanal eines Transistors eine Graphen-Doppelschicht, wobei eine Bandlücke in die Graphen-Doppelschicht eingebracht wird, indem ein elektrisches Feld senkrecht zu den Ebenen der Graphen-Lagen angelegt wird.
  • Verschiedene Ausführungsformen stellen veranschaulichend dielektrische Strukturen bereit, z. B. die Strukturelemente 304a, 304b, 304c, 304d oder die Aussparungen 302a, 302b, 302c, 302d, die Kontakt mit einer Schicht aus einem zweidimensionalen Strukturmaterial haben, das z. B. auf Graphen basiert. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die konforme Schicht 210 eines zweidimensionalen Strukturmaterials Teil einer elektronischen Komponente, wobei elektrische Kenndaten (wie zum Beispiel die Durchbruchspannung des Transistors oder die Flussspannung einer Diode) der elektronischen Komponente in der gewünschten Art und Weise aufgrund eines von den dielektrischen Strukturen erzeugten elektrischen Felds oder aufgrund der Form der dielektrischen Strukturen modifiziert werden (z. B. die elektrischen Kenndaten des zweidimensionalen Strukturmaterials, z. B. des Graphens, z. B. sein elektrischer Widerstand als ein Beispiel für einen elektrischen Kennwert).
  • Eine Graphen-Lage weist eine hohe Strombelastbarkeit (Stromfestigkeit) von bis zu 108 A/cm2 auf, so dass ohne Zerstörung der Graphen-Lage eine sehr hohe Wärmeabgabe erzeugt werden kann. Graphen wird als eine Elektrode oder als eine Ladungsträgerstruktur verwendet, wobei das Verfahren 100, wie es hierin beschrieben wird, genutzt wird, um eine konforme Graphenschicht über einer strukturierten Basisstruktur zu bilden.
  • Außerdem wird ein zweidimensionales Strukturmaterial, das die Schicht 210 umfasst, über (z. B. in physikalischem Kontakt mit) der strukturierten dielektrischen Struktur 202 angeordnet. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält das zweidimensionale Strukturmaterial, das die Schicht 210 umfasst, Graphen oder ist daraus gemacht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird das Graphen als eine Graphen-Schichtstruktur bereitgestellt, wobei die Graphen-Schichtstruktur zum Beispiel eine Graphen-Monoschicht oder eine Graphen-Doppelschicht enthält. In verschiedenen Ausführungsformen bildet das zweidimensionale Strukturmaterial 210 wenigstens einen Abschnitt eines Kanals eines Feldeffekttransistors (FET). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält der FET weiterhin Source-/Drain-Gebiete (einschließlich Source-/Drain-Elektroden). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das zweidimensionale Strukturmaterial 210 zwischen den Source-/Drain-Gebieten angeordnet und elektrisch mit diesen gekoppelt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird weiterhin eine Gate-Isolierschicht über dem zweidimensionalen Strukturmaterial 210 abgeschieden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird außerdem ein Gate-Gebiet (z. B. einschließlich einer Gate-Elektrode) über der Gate-Isolierschicht abgeschieden, um den Stromfluss von einem Source-Gebiet über das zweidimensionale Strukturmaterial 210 zu einem Drain-Gebiet eines FET zu steuern.
  • Die elektronische Komponente ist als eine Diode oder als ein Transistor ausgelegt. Das zweidimensionale Strukturmaterial, das über der strukturierten Basisschicht 202 oder über einem strukturierten Träger 202 gebildet wird, bildet ein Kanalgebiet eines Transistors. Das zweidimensionale Strukturmaterial enthält mehrere Schichten, so dass eine Bandlücke im Material erzeugt wird. Das zweidimensionale Strukturmaterial steht unter interner Spannung oder Verformung, so dass eine Bandlücke bereitgestellt wird. Um eine elektronische Komponente zu bilden, beinhaltet das Verfahren 100 weiterhin zusätzliche Schichtungsprozesse und zusätzliche Strukturierungsprozesse. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird weiterhin der Schichtstapel 207a strukturiert, bevor der Temperprozess 140 ausgeführt wird, um eine Sollstruktur bereitzustellen, die das zweidimensionale Strukturmaterial enthält, nachdem der Temperprozess ausgeführt worden ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren 100 zur Verarbeitung eines Trägers 202 weiterhin die Bildung einer Diffusionssperrschicht zwischen der Quellschicht 206 und der zweiten katalytischen Metallschicht 208. 4A veranschaulicht einen Träger 202 gemäß verschiedenen Ausführungsformen, nachdem die Prozesse 110, 120, 130 des Verfahrens 100 ausgeführt worden sind, analog zu dem in 2D gezeigten Träger 202, wobei der in 4A gezeigte Träger 202 eine zusätzliche Diffusionssperrschicht 414 enthält, die zwischen der Quellschicht 206 und der zweiten katalytischen Metallschicht 208 angeordnet ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Diffusionssperrschicht 414 zwischen der Kohlenstoffschicht 206 und der zweiten katalytischen Metallschicht 208 (z. B. einer Nickelschicht 208) angeordnet. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird ein Schichtstapel 407a über einem Träger 202 unter Verwendung von PVD und/oder CVD gebildet, wie bereits beschrieben wurde.
  • 4B veranschaulicht den in 4A gezeigten Träger 202, nachdem ein Temperprozess ausgeführt worden ist, z. B. nachdem der Prozess 140 des Verfahrens 100 ausgeführt worden ist, wie bereits beschrieben wurde. Der getemperte Träger 202 enthält einen getemperten Schichtstapel 407b, der die katalytischen Materialschichten 412a, 412b und die Diffusionssperrschicht 414 enthält. Während des Temperprozesses wird gemäß verschiedenen Ausführungsformen eine Zwischenschicht 210 gebildet, wobei die Zwischenschicht 210 zwischen dem Träger 202 und dem getemperten Schichtstapel 407b angeordnet wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die getemperte Zwischenschicht 407b entfernt, nachdem die Zwischenschicht 210 gebildet worden ist.
  • Die Diffusionssperrschicht 414 verhindert, dass Material aus der Quellschicht 206 (z. B. Kohlenstoff aus der Kohlenstoffschicht 206) durch die zweite katalytische Metallschicht 208 diffundiert, und sich deshalb das Quellmaterial aus der Quellschicht 206 (z. B. Kohlenstoff aus der Kohlenstoffschicht 206) an der Grenzfläche zum Träger 202 entmischt. Dies gestattet es , einen einfachen Ätzprozess zum Entfernen des getemperten Schichtstapels 407b durchzuführen, um die Oberfläche 210a der Zwischenschicht 210 freizulegen, wie bereits zum Beispiel in 4C beschrieben und gezeigt worden ist. Die Zwischenschicht 210 enthält oder ist eine Graphen-Monoschicht oder eine Graphen-Doppelschicht.
  • 5A zeigt einen Träger 202 in verschiedenen Verarbeitungsstufen des Verfahrens 100 zur Verarbeitung eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Nachdem die Prozesse 110, 120, 130 des Verfahrens 100 ausgeführt worden sind, wird der strukturierte Träger 202 mit einem Schichtstapel 207 bedeckt, wie bereits beschrieben wurde. Im Gegensatz zu üblichen Verfahren liegt die Materialquelle 206 (z. B. die Kohlenstoffquelle 206) zur Bildung der Zwischenschicht 210 (eine zweidimensionale Strukturschicht, z. B. eine Graphenschicht) in der Nähe der Oberfläche des Trägers 202, was gemäß verschiedenen Ausführungsformen dafür sorgt, dass das Material der Materialquelle 206 (z. B. der Kohlenstoff) vorzugsweise in die Richtung des Trägers diffundiert und sich vorzugsweise oder ausschließlich an der Oberfläche 202a des Trägers entmischt, während des Temperprozesses und/oder nachdem der Temperprozess 140 ausgeführt worden ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält der getemperte Träger 202 eine Zwischenschicht 210 (z. B. eine zweidimensionale Strukturschicht, z. B. eine Graphenschicht) und das Restmaterial 207b des getemperten Schichtstapels 207, wobei das Restmaterial 207b das katalytische Material der katalytischen Metallschichten 204, 208 enthält. Im Gegensatz zu üblichen Prozessen (z. B. zur Herstellung einer Graphenschicht) ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen das Restmaterial 207b frei von (oder im Wesentlichen frei von) Carbidphasen. Im Gegensatz zu üblichen Prozessen (z. B. zur Herstellung einer Graphenschicht) ist gemäß verschiedenen Ausführungsformen das Restmaterial 207b frei von (oder im Wesentlichen frei von) Material aus der Quellschicht 206.
  • Die Quellschicht 206 enthält Kohlenstoff als eine Materialquelle zur Bildung von Graphen während und/oder nach dem Temperprozess 140, wobei das Restmaterial 207b frei von (oder im Wesentlichen frei von) Graphen ist, nachdem das Verfahren 100 ausgeführt worden ist. Mit anderen Worten: Das Verfahren 100 gestattet die Bildung einer Graphen-Zwischenschicht 210, die von einer katalytischen Materialschicht 212 bedeckt ist, die das katalytische Metall der katalytischen Metallschichten 204, 208 enthält. Demzufolge wird das Restmaterial 207b (das z. B. Nickel enthält) leicht in einem einzigen Ätzprozess 150 entfernt, wobei die Zwischenschicht 210 (z. B. die Graphenschicht) freigelegt wird.
  • 5B zeigt einen Träger 202 in verschiedenen Verarbeitungsstufen des Verfahrens 100 zur Verarbeitung eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Nachdem die Prozesse 110, 120, 130 des Verfahrens 100 ausgeführt worden sind, wobei eine Diffusionssperrschicht 414 zwischen der Quellschicht 206 und der zweiten katalytischen Metallschicht 208 gebildet wird, wird der strukturierte Träger 202 mit einem Schichtstapel 407a bedeckt, wie bereits beschrieben wurde.
  • Der getemperte Träger 202 enthält eine Zwischenschicht 210 (z. B. eine zweidimensionale Strukturschicht, z. B. eine Graphenschicht) und das Restmaterial 407b des getemperten Schichtstapels 407a, wobei das Restmaterial 407b das katalytische Metall (412a, 412b) der katalytischen Metallschichten 204, 208 und das Diffusionssperrmaterial der Diffusionssperrschicht 414 enthält. Auf eine derartige Weise verbessert das Verfahren 100 das Merkmal des Verfahrens 100, dass das Restmaterial 407b frei von (oder im Wesentlichen frei von) Carbidphasen und/oder von Material aus der Quellschicht 206 ist, so dass z. B. das Restmaterial 407b, das die Zwischenschicht 210 (z. B. die zweidimensionale Strukturschicht, z. B. die Graphenschicht) bedeckt, leicht entfernt werden kann, zum Beispiel unter Verwendung eines einzigen Ätzprozesses 150.
  • Das Verfahren 100 zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschreiben wird, beinhaltet das Tempern eines Schichtstapels, wobei der Schichtstapel eine Quellschicht 206 (die z. B. ein Quellmaterial 206 enthält) und eine oder mehrere katalytische Metallschichten (z. B. die eine oder mehreren katalytischen Metallschichten, die ein in Bezug auf das Quellmaterial 206 katalytisches Metall enthalten) enthält, wobei die Quellschicht 206 so im Schichtstapel angeordnet ist, dass der Abstand von der Quellschicht 206 zur Oberfläche 202a des Trägers 202 geringer als der Abstand von der Quellschicht 206 zur Oberfläche 207s, 407s des Schichtstapels 207a, 407a ist. Demzufolge entmischt sich das Quellmaterial 206 asymmetrisch während eines Temperprozesses und/oder nachdem der Temperprozess ausgeführt worden ist, so dass ein Material, das eine zweidimensionale Kristallstruktur aufweist (z. B. Graphen, z. B. Silicen, z. B. Germanen) an der Oberfläche 202a des Trägers 202 gebildet wird und eine Zwischenschicht 210 zwischen dem Träger 202 und dem (getemperten) Restschichtstapel 207b, 407b bildet.
  • Der Schichtstapel 207a, 407a enthält zusätzliche Schichten, z. B. zusätzliche Schichten, die katalytisches Material enthalten, oder andere Materialien, die die Entmischung und/oder den Diffusionsprozess des Quellmaterials beeinflussen, z. B. zusätzliche Sperrschichten oder Diffusionsschichten, die die Diffusion des Quellmaterials unterstützen oder steuern (nicht dargestellt).
  • Das Verfahren 100 zur Verarbeitung eines Trägers, wie es hierin beschreiben wird, beinhaltet das Tempern eines Schichtstapels 207a, 407a, wobei der Schichtstapel 207a, 407a eine Quellschicht 206 (die z. B. ein Quellmaterial 206 enthält) und eine oder mehrere katalytische Metallschichten (die z. B. ein in Bezug auf das Quellmaterial 206 katalytisches Metall enthalten) enthält, wobei die Quellschicht 206 in einem Sollgebiet innerhalb des Schichtstapels angeordnet ist, wobei die Quellschicht 206, im Gegensatz zu konventionellen Verfahren (einschließlich zum Beispiel Ionenimplantation des Quellmaterials), innerhalb des Schichtstapels genau definiert ist. Ein üblicherweise verwendeter Ionenimplantationsprozess zum Einbringen eines Quellmaterials in eine katalytische Metallschicht verursacht eine breite statistische Verteilung des Quellmaterials, abhängig vom statistischen Verhalten der Implantationstiefe für die implantierten Ionen, wie in 6 gezeigt wird. Weiterhin führen ein üblicherweise verwendeter Ionenimplantationsprozess zum Einbringen eines Quellmaterials in eine katalytische Metallschicht oder ein Diffusionsprozess, der Kohlenstoff in eine katalytische Metallschicht diffundiert, dazu, dass das Quellmaterial an der Oberfläche der katalytischen Metallschicht bereitgestellt wird, was zum Beispiel die Bildung von Graphen an der Oberfläche der katalytischen Metallschicht und/oder die Bildung von Metall-Carbid-Phasen verursacht.
  • 6 veranschaulicht eine typisches Ionenimplantationsprofil für Kohlenstoff-Ionen, die in eine Nickelschicht implantiert werden. Die Konzentration der implantierten Kohlenstoff-Ionen 604, die von der entsprechenden Implantationstiefe 602 abhängt, ist statistisch verteilt. Demzufolge liegt das Quellmaterial in der Nähe der Oberfläche 602a der Nickelschicht, so dass sich das Quellmaterial an der Oberfläche der Nickelschicht entmischt, nachdem ein Temperprozess ausgeführt worden ist. Im Gegensatz dazu liegt, bei Verwendung des Verfahrens 100, wie es hierin beschrieben wird, das Quellmaterial in einer genau definierten Position innerhalb der katalytischen Metallschicht, z. B. in der Nähe der Oberfläche des Trägers 202, so dass das Quellmaterial sich an der Oberfläche des Trägers 202 entmischt, wobei die katalytische Metallschicht nach dem Temperprozess vollständig entfernt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers Folgendes: die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht über einem Träger; die Bildung einer Quellschicht über der ersten katalytischen Metallschicht (wobei die Quellschicht ein Quellmaterial enthält); die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht über der Quellschicht, wobei die Stärke der zweiten katalytischen Metallschicht größer als die Stärke der ersten katalytischen Metallschicht ist; und das anschließende Durchführen einer Temperung, um die Diffusion des Materials (des Quellmaterials) der Quellschicht zu ermöglichen, die eine der Oberfläche des Trägers benachbarte Zwischenschicht aus dem diffundierten Material der Quellschicht bildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Bildung einer Quellschicht weiterhin die Bildung einer Schicht, die wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe enthält, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Kohlenstoff, Silizium und Germanium.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht weiterhin die Bildung einer Übergangsmetallschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht weiterhin die Bildung einer Schicht, die wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe enthält, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Nickel, Cobalt, Eisen, Ruthenium, Rhodium, Platin und Iridium.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht weiterhin die Bildung einer Übergangsmetallschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht weiterhin die Bildung einer Schicht, die wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe enthält, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Nickel, Cobalt, Eisen, Ruthenium, Rhodium, Platin und Iridium.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird weiterhin die erste katalytische Metallschicht aus dem gleichen Material wie die zweite katalytische Metallschicht gebildet.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin das Entfernen einer katalytischen Restmetallschicht, nachdem die Temperung durchgeführt worden ist (z. B. das Entfernen des Restschichtstapels, nachdem der Temperprozess ausgeführt worden ist) unter Freilegung der Zwischenschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin die Bildung einer Diffusionssperrschicht zwischen der Quellschicht und der zweiten katalytischen Metallschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet die Bildung einer Diffusionssperrschicht weiterhin die Bildung einer Schicht, die wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe enthält, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Kupfer, Gold, Silber, Tantal, Titan, Nitrid und Siliziumnitrid.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin das Entfernen der Diffusionssperrschicht des getemperten Trägers unter Freilegung der Zwischenschicht, z. B. unter Verwendung eines Ätzprozesses.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin das Strukturieren des Trägers, bevor die erste katalytische Metallschicht gebildet wird. Mit anderen Worten: Das Verfahren, wie es hierin beschrieben wird, wird unter Verwendung eines strukturierten oder bereits verarbeiteten Trägers durchgeführt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin das Anpassen der Stärke der katalytischen Metallschichten, der Stärke der Quellschicht und der Temperung, so dass während des Durchführens der Temperung eine konforme Monoschicht gebildet wird, wobei die Monoschicht eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind Beispiele für eine Monoschicht, die eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, Graphen, Silicen, Germanen und zum Beispiel hydrogeniertes Graphen oder Graphan.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren 100 zur Verarbeitung eines Trägers 202 weiterhin das Anpassen der Stärke der katalytischen Metallschichten, der Stärke der Quellschicht und der Temperung, so dass während des Durchführens der Temperung mehrere konforme Monoschichten gebildet werden, wobei jede Monoschicht der mehreren konformen Monoschichten eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Durchführen einer Temperung weiterhin das Durchführen der Temperung in einer Wasserstoffatmosphäre. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Durchführen einer Temperung weiterhin das Durchführen der Temperung in einer Atmosphäre, die Wasserstoff umfasst. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Temperung in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die Temperung in einer Gasatmosphäre durchgeführt, wobei die Gasatmosphäre Wasserstoff enthält.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Wasserstoff durch Einschließen von Wasserstoff in wenigstens eine der Schichten der katalytischen Metallschichten bereitgestellt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Wasserstoff durch Einschließen von Wasserstoff in die erste katalytische Metallschicht bereitgestellt, z. B. während der Bildung der ersten katalytischen Schicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Wasserstoff durch Einschließen von Wasserstoff in die zweite katalytische Metallschicht bereitgestellt, z. B. während der Bildung der zweiten katalytischen Schicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Wasserstoff durch Einschließen von Wasserstoff in die Quellschicht bereitgestellt, z. B. während der Bildung der Quellschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird der Wasserstoff durch Einschließen von Wasserstoff, z. B. während eines Abscheidungsprozesses in wenigstens eine der folgenden Schichten bereitgestellt: die Quellschicht, die erste katalytische Schicht oder die zweite katalytische Schicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin das Einschließen von Wasserstoff in wenigstens eine Schicht der katalytischen Metallschichten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin das Einschließen von Wasserstoff in die erste katalytische Metallschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin das Einschließen von Wasserstoff in die zweite katalytische Metallschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers weiterhin das Einschließen von Wasserstoff in die Quellschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird Wasserstoff in dem unter Bildung der ersten katalytischen Metallschicht und/oder der zweiten katalytischen Metallschicht abgeschiedenen Material eingeschlossen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die erste katalytische Metallschicht über einem elektrisch isolierenden Träger gebildet. Mit anderen Worten: Der Träger ist ein elektrisch isolierender Träger, oder er enthält wenigstens eine elektrisch isolierende Oberflächenschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen wird die erste katalytische Metallschicht weiterhin über einer Siliziumdioxid-Oberflächenschicht gebildet. Mit anderen Worten: Der Träger ist ein Siliziumdioxid-Träger, oder er enthält wenigstens eine Siliziumdioxid-Oberflächenschicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers die Bildung eines ersten Gebiets über einem Träger, einschließlich eines katalytischen Materials 204; die Bildung eines zweiten Gebiets über dem ersten Gebiet, wobei das zweite Gebiet ein zu diffundierendes Material enthält (z. B. ein Quellmaterial, das in der Lage ist, eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur zu bilden); die Bildung eines dritten Gebiets über dem zweiten Gebiet, wobei das dritte Gebiet das gleiche katalytische Material wie das erste Gebiet enthält, wobei die Stärke des ersten Gebiets geringer als die Stärke des dritten Gebiets ist; und das anschließende Durchführen einer Temperung, so dass das Material (das Quellmaterial) des zweiten Gebiets unter Bildung einer der Oberfläche des Trägers benachbarten Zwischenschicht diffundiert, wobei das Material der Zwischenschicht eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur enthält. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält eine elektronische Komponente Folgendes: eine elektrisch isolierende, strukturierte Basisschicht, die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur bereitstellt; eine konforme Schicht, die über der strukturierten Basisschicht aufgebracht ist, wobei die konforme Schicht eine Monoschicht aus einem Material ist, das eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, wobei die konforme Schicht einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang der Oberfläche der strukturierten Basisschicht ermöglicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ermöglicht die konforme Schicht weiterhin einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang wenigstens einer räumlichen Richtung in einem Gebiet, das kleiner als 1 nm ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen sind die konforme Schicht und die strukturierte Basisschicht weiterhin dazu ausgelegt, wenigstens eines von Folgenden in die konforme Schicht einzubringen: interne Spannung oder interne Verformung, wodurch sich die physikalischen Eigenschaften des Materials ändern, das eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die strukturierte Basisschicht weiterhin mehrere Aussparungen, wobei die mehreren Aussparungen die dreidimensionale Oberflächenstruktur bilden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die strukturierte Basisschicht weiterhin mehrere Strukturelemente, wobei die mehreren Strukturelemente die dreidimensionale Oberflächenstruktur bilden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die strukturierte Basisschicht ein strukturierter Träger.
  • Weiterhin enthält ein Material, das eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, gemäß verschiedenen Ausführungsformen wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Graphen, hydrogeniertes Graphen, Silicen, hydrogeniertes Silicen, Germanen, hydrogeniertes Germanen (Germanan).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält eine elektronische Komponente Folgendes: eine elektrisch isolierende, strukturierte Basisschicht, die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur bereitstellt; eine konforme Schicht, die über der strukturierten Basisschicht aufgebracht ist, wobei die konforme Schicht mehrere Monoschichten enthält, wobei jede Monoschicht der mehreren Monoschichten eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, wobei die konforme Schicht einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang der Oberfläche der strukturierten Basisschicht ermöglicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält die konforme Schicht zwei übereinander angeordnete Monoschichten.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet das Durchführen einer Temperung das Tempern des über dem Träger angeordneten Schichtstapels.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers Folgendes: die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht über einem Träger; die Bildung einer Kohlenstoffschicht über der ersten katalytischen Metallschicht; die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht über der Quellschicht, wobei die Stärke der zweiten katalytischen Metallschicht größer als die Stärke der ersten katalytischen Metallschicht ist; und das anschließende Durchführen einer Temperung, um die Diffusion des Kohlenstoffs der Kohlenstoffschicht zu ermöglichen, die eine der Oberfläche des Trägers benachbarte Zwischenschicht bildet, wobei die Zwischenschicht eine oder mehrere Graphenlagen enthält.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen beinhaltet ein Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers Folgendes: die Bildung eines ersten Gebiets über einem Träger, einschließlich eines katalytischen Materials; die Bildung eines zweiten Gebiets über dem ersten Gebiet, wobei das zweite Gebiet den zu diffundierenden Kohlenstoff enthält (Kohlenstoff ist in der Lage, eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur, z. B. Graphen, zu bilden); die Bildung eines dritten Gebiets über dem zweiten Gebiet, wobei das dritte Gebiet das gleiche katalytische Material wie das erste Gebiet enthält, wobei die Stärke des ersten Gebiets geringer als die Stärke des dritten Gebiets ist; und das anschließende Durchführen einer Temperung, so dass der Kohlenstoff des zweiten Gebiets unter Bildung einer der Oberfläche des Trägers benachbarten Graphenschicht diffundiert. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält eine elektronische Komponente Folgendes: eine elektrisch isolierende, strukturierte Basisschicht, die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur bereitstellt; eine konforme Graphen-Monoschicht, die über der strukturierten Basisschicht aufgebracht ist, wobei die konforme Graphen-Monoschicht einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang der Oberfläche der strukturierten Basisschicht ermöglicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält eine elektronische Komponente Folgendes: eine elektrisch isolierende, strukturierte Basisschicht, die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur bereitstellt; eine konforme Graphen-Doppelschicht, die über der strukturierten Basisschicht aufgebracht ist, wobei die konforme Graphen-Doppelschicht einen Kanal für eine Transistorstruktur bereitstellt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen enthält eine elektronische Komponente Folgendes: eine elektrisch isolierende, strukturierte Basisschicht, die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur bereitstellt; eine konforme Schicht, die über der strukturierten Basisschicht aufgebracht ist, wobei die konforme Schicht mehrere Graphen-Monoschicht enthält, wobei die konformen Graphen-Monoschichten einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang der Oberfläche der strukturierten Basisschicht ermöglichen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist jede Monoschicht von mehreren Monoschichten zur Oberfläche des Trägers ausgerichtet, so dass die Grundebene jeder Monoschicht parallel zur darunterliegenden Oberfläche des Trägers ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist das Freilegen der zweidimensionalen Strukturmaterialschicht oder der Schicht, die an der Oberfläche des Trägers, einschließlich eines zweidimensionalen Strukturmaterials, gebildet wird, zur Herstellung zum Beispiel von Sensoren und/oder Transistoren erforderlich.

Claims (24)

  1. Verfahren (100) zur Verarbeitung eines Trägers (202), wobei das Verfahren (100) Folgendes aufweist: die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht (204) über einem Träger (202), (110); die Bildung einer Quellschicht (206) über der ersten katalytischen Metallschicht (204), (120); die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht (208) über der Quellschicht (206) wobei die Stärke der zweiten katalytischen Metallschicht (208) größer als die Stärke der ersten katalytischen Metallschicht (204) ist (130); und das anschließende Durchführen einer Temperung, um die Diffusion des Materials der Quellschicht (206) zu ermöglichen, die eine der Oberfläche des Trägers (202) benachbarte Zwischenschicht (210) aus dem diffundierten Material der Quellschicht (206) bildet (140); Anpassen der Stärke der katalytischen Metallschichten (204, 208), der Stärke der Quellschicht (206) und der Temperung, so dass während der Temperung eine konforme Zwischenschicht (210) gebildet wird, wobei die konforme Zwischenschicht (210) eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist.
  2. Verfahren (100) nach Anspruch 1, wobei die Bildung einer Quellschicht (206), (120) die Bildung einer Schicht beinhaltet, die wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe enthält, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Kohlenstoff; Silizium; und Germanium.
  3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bildung einer ersten katalytischen Metallschicht (204), (110) die Bildung einer Übergangsmetallschicht aufweist.
  4. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Bildung einer zweiten katalytischen Metallschicht (208), (130) die Bildung einer Übergangsmetallschicht aufweist.
  5. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die erste katalytische Metallschicht (204) aus dem gleichen Material wie die zweite katalytische Metallschicht (208) gebildet wird.
  6. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das weiterhin Folgendes beinhaltet: das Entfernen einer katalytischen Restmetallschicht (212) vom getemperten Träger (202) unter Freilegen der Zwischenschicht (210).
  7. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das weiterhin Folgendes beinhaltet: die Bildung einer Diffusionssperrschicht (414) zwischen der Quellschicht (206) und der zweiten katalytischen Metallschicht (208); wobei vorzugsweise das Verfahren (100) weiterhin Folgendes beinhaltet: das Entfernen der Diffusionssperrschicht (414) vom getemperten Träger (202) unter Freilegen der Zwischenschicht (210).
  8. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, das weiterhin Folgendes beinhaltet: das Strukturieren des Trägers (202), bevor die erste katalytische Metallschicht (204) gebildet wird.
  9. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, das weiterhin Folgendes beinhaltet: das Anpassen der Stärke der katalytischen Metallschichten (204, 208) der Stärke der Quellschicht (206) und der Temperung, so dass während der Temperung eine oder mehrere konforme Monoschichten gebildet werden, wobei jede Monoschicht der einen oder mehreren konformen Monoschichten eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist.
  10. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Temperung (140) in Gegenwart von Wasserstoff durchgeführt wird.
  11. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Temperung (140) in einer Gasatmosphäre durchgeführt wird, wobei die Gasatmosphäre Wasserstoff aufweist.
  12. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, das weiterhin Folgendes beinhaltet: das Einschließen von Wasserstoff in wenigstens eine Schicht der katalytischen Metallschichten (204, 208) um Wasserstoff während der Temperung bereitzustellen.
  13. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste katalytische Metallschicht (204) über einem elektrisch isolierenden Träger (202) gebildet wird.
  14. Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die erste katalytische Metallschicht (204) über einer Siliziumdioxid-Oberflächenschicht gebildet wird.
  15. Verfahren zur Verarbeitung eines Trägers (202), wobei das Verfahren Folgendes beinhaltet: die Bildung eines ersten Gebiets über einem Träger (202), der ein katalytisches Material aufweist; die Bildung eines zweiten Gebiets über dem ersten Gebiet, wobei das zweite Gebiet ein zu diffundierendes Material aufweist, das in der Lage ist, eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur zu bilden; die Bildung eines dritten Gebiets über dem zweiten Gebiet, wobei das dritte Gebiet das gleiche katalytische Material wie das erste Gebiet aufweist, wobei die Stärke des ersten Gebiets geringer als die Stärke des dritten Gebiets ist; und das anschließende Durchführen einer Temperung, so dass das Material des zweiten Gebiets unter Bildung einer der Oberfläche des Trägers (202) benachbarten Zwischenschicht (210) diffundiert, wobei das Material der Zwischenschicht (210) eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist.
  16. Elektronische Komponente, die Folgendes aufweist: eine elektrisch isolierende, strukturierte Basisschicht (202), die eine dreidimensionale Oberflächenstruktur bereitstellt; und eine konforme Schicht (210), die über der strukturierten Basisschicht (202) aufgebracht ist, wobei die konforme Schicht (210) mehrere Monoschichten aufweist, wobei jede Monoschicht der mehreren Monoschichten eine zweidimensionale Kristallgitterstruktur aufweist, wobei die konforme Schicht (210) einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang der Oberfläche der strukturierten Basisschicht (202) ermöglicht.
  17. Elektronische Komponente nach Anspruch 16, wobei die konforme Schicht (210) zwei übereinander angeordnete Monoschichten aufweist.
  18. Elektronische Komponente nach Anspruch 16 oder 17, wobei die konforme Schicht (210) eine oder mehrere übereinander angeordnete Graphen-Monoschichten aufweist.
  19. Elektronische Komponente nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die konforme Schicht (210) einen räumlich begrenzten Ladungsträgertransport entlang wenigstens einer räumlichen Richtung in einem Gebiet, das kleiner als 1 nm ist, ermöglicht.
  20. Elektronische Komponente nach einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei die konforme Schicht (210) und die strukturierte Basisschicht (202) dazu ausgelegt sind, einen internen Spannungszustand in die konforme Schicht (210) einzubringen, der die physikalischen Eigenschaften der mehreren Monoschichten ändert.
  21. Elektronische Komponente nach einem der Ansprüche 16 bis 20, wobei die strukturierte Basisschicht (202) mehrere Aussparungen aufweist, wobei die mehreren Aussparungen die dreidimensionale Oberflächenstruktur bilden.
  22. Elektronische Komponente nach einem der Ansprüche 16 bis 21, wobei die strukturierte Basisschicht (202) mehrere Strukturelemente aufweist, wobei die mehreren Strukturelemente die dreidimensionale Oberflächenstruktur bilden.
  23. Elektronische Komponente nach einem der Ansprüche 16 bis 22, wobei die strukturierte Basisschicht (202) ein strukturierter Träger ist.
  24. Elektronische Komponente nach einem der Ansprüche 16 bis 23, wobei ein Material, das die mehreren Monoschichten aufweisen, wenigstens ein Material aus der folgenden Materialgruppe aufweist, wobei die Gruppe aus Folgenden besteht: Graphen; hydrogeniertes Graphen; Silicen; hydrogeniertes Silicen; Germanen; und hydrogeniertes Germanen (Germanan).
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