JP6615853B2 - 半導体基板上におけるグラフェンの直接形成方法 - Google Patents
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Description
本発明は、2011年10月19日に出願された米国仮出願第61/548,899号の利益を主張する。これは、全体として、本明細書に引用して援用する。
本発明の技術分野は、概して、半導体基板上にグラフェン及び他の一原子厚さのシートを形成するための方法に関する。
SiX3−(CH2)n−CH3
ここで、
それぞれのXは、ハライド原子、アルキル基、若しくは、アルコキシ基;
nは、1〜25、好ましくは、約3〜約15の間の整数である。
90ナノメートルの厚さを有するおよそ5センチメートル(2インチ)直径の二酸化ケイ素層をn型シリコン基板上に形成した。酸素プラズマを用いることにより基板を洗浄した(100W、600ミリトール、2分)。シリカ基板上にPMMAの層をスピンコートした(アセトンにおいて1%、4000rpm(一例として))。その後、500nm厚の金属層を、金属蒸着システム中において、PMMA層の上に析出させた。ある実施の形態において、金属層はニッケルを含んでいた。別の態様では、金属層は銅を含んでいた。金属−オン−PMMA−オン−シリカ−オン−シリコン基板を、CVDチャンバー内に載置した。サンプルを30分間1000℃(一例として)で焼成し、当該フィルムをアニールした。最後に、CVDの温度が1000℃まで達し、水素ガスを、100ミリトールの圧力で、30分間、流入させた。最後に、サンプルを10℃/秒で室温まで急速に冷却した。これにより、金属とシリカとの間の界面においてグラフェンが形成された。最後に、金属フィルムを鉄(III)窒化物でエッチングし、シリカ−オン−シリコン基板上においてグラフェンを設けた。
本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
半導体基板を作製するための方法であって、
前記半導体基板は、一方が前記半導体基板のフロント表面であり、他方が前記半導体基板のバック表面である実質的に平行な2つの主面と、前記半導体基板のフロント表面と前記半導体基板のバック表面とを繋ぎ合わせる周縁端と、を含み、
当該方法は、
フロント金属フィルム表面と、バック金属フィルム表面と、前記フロント金属フィルム表面と前記バック金属フィルム表面との間のバルク金属領域と、を含み、前記バック金属フィルム表面が、前記半導体基板のフロント表面と接触する金属フィルムを、前記半導体基板のフロント表面上に形成することと、
還元雰囲気中、前記金属フィルムのバルク金属領域に炭素原子を内部拡散させるのに十分な温度で、前記フロント金属フィルム表面に炭素含有ガスを接触させることと、
前記半導体基板のフロント表面と前記バック金属フィルム表面との間に炭素原子を析出させグラフェンの層を形成することと、を含む方法。
(態様2)
前記半導体基板には、半導体ウェハが含まれる態様1記載の方法。
(態様3)
前記半導体ウェハには、シリコン、ガリウムヒ素、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、及び、ゲルマニウム、並びに、それらの組み合わせからなる群から選択された材料が含まれる態様2記載の方法。
(態様4)
前記半導体ウェハには、チョクラルスキー法により成長させた単結晶シリコンインゴットからスライスして得られたシリコンウェハが含まれる態様2記載の方法。
(態様5)
前記半導体基板のフロント表面は、そのフロント表面上に誘電体層を含む態様1記載の方法。
(態様6)
前記半導体基板のフロント表面は、そのフロント表面上にシリコン酸化物層を含む態様1記載の方法。
(態様7)
前記シリコン酸化物層は、約30ナノメートル〜約1000ナノメートルの厚さを有する態様6記載の方法。
(態様8)
前記シリコン酸化物層は、約90ナノメートル〜約300ナノメートルの厚さを有する態様6記載の方法。
(態様9)
金属フィルムを形成する前に、前記シリコン酸化物層上に、炭化水素含有シラン、炭化水素含有シリケート、若しくは、それら両方を含む自己組織化モノレイヤーを析出(または堆積)させることをさらに含む態様6記載の方法。
(態様10)
一般式SiX 3 −(CH 2 ) n −CH 3 (ここで、それぞれのXは独立にハロゲン原子、アルキル基、若しくは、アルコキシ基であり、nは1〜25の間の整数である)を有する化合物を含む自己組織化モノレイヤーを析出(または堆積)させることをさらに含む態様6記載の方法。
(態様11)
それぞれのXが1〜4の炭素原子を含むアルキル基である態様10記載の方法。
(態様12)
それぞれのXが1〜4の炭素原子を含むアルコキシ基である態様10記載の方法。
(態様13)
それぞれのXがハロゲン原子である態様10記載の方法。
(態様14)
前記金属フィルムが、1000℃において、少なくとも約0.05原子%の炭素溶解度を有する金属を含む態様1記載の方法。
(態様15)
前記金属フィルムが、1000℃において、約3原子%未満の炭素溶解度を有する金属を含む態様1記載の方法。
(態様16)
前記金属フィルムが、ニッケル、銅、鉄、プラチナ、パラジウム、ルテニウム、コバルト、及び、これらの合金を含む態様1記載の方法。
(態様17)
前記金属フィルムが、スパッタリング、蒸着、電解めっき、及び、金属箔ボンディングからなる群から選択された技術により形成(または堆積)される態様1記載の方法。
(態様18)
前記金属フィルムが、約50ナノメートル〜約20マイクロメートルの厚さを有する態様1記載の方法。
(態様19)
前記金属フィルムが、約50ナノメートル〜約10マイクロメートルの厚さを有する態様1記載の方法。
(態様20)
前記炭素含有ガスが、メタン、エタン、エチレン、アセチレン、プロパン、プロピレン、プロピン、ブタン、ブチレン、ブチン、及び、これらの組み合わせからなる群から選択される態様1記載の方法。
(態様21)
前記還元雰囲気が、水素ガスを含む態様20記載の方法。
(態様22)
半導体基板の上に金属フィルムを有する半導体基板において温度勾配プロファイルを形成することを含み、
前記温度勾配プロファイルは、前記フロント金属フィルム表面及び前記バック金属フィルム表面における温度が前記バルク金属領域内の中央平面近くの温度未満となるようなプロファイルである態様1記載の方法。
(態様23)
前記温度勾配により、前記フロント金属フィルム表面上にグラフェンが析出される態様22記載の方法。
(態様24)
前記フロント金属フィルム表面上のグラフェン層を除去することをさらに備える態様23記載の方法。
(態様25)
前記フロント金属フィルム表面上のグラフェン層が、酸素プラズマエッチングにより除去される態様24記載の方法。
(態様26)
前記金属フィルムを除去して、それにより、前記半導体基板のフロント表面と接触するグラフェン層を露出させることをさらに備える態様1記載の方法。
(態様27)
前記金属フィルムが、水溶性の金属エッチャントに金属フィルムを接触させることにより除去される態様26記載の方法。
(態様28)
半導体基板の上に金属フィルムを有する半導体基板を急速に冷却することにより、前記炭素原子を析出させ、それにより、前記半導体基板のフロント表面と前記バック金属フィルム表面との間にグラフェン層を形成する態様1記載の方法。
(態様29)
半導体基板を作製するための方法であって、
前記半導体基板は、一方が前記半導体基板のフロント表面であり、他方が前記半導体基板のバック表面である実質的に平行な2つの主面と、前記半導体基板のフロント表面と前記半導体基板のバック表面とを繋ぎ合わせる周縁端と、を含み、
当該方法は、
前記半導体基板のフロント表面層上に、炭素リッチポリマーを含む層を析出させることと、
フロント金属フィルム表面と、バック金属フィルム表面と、前記フロント金属フィルム表面と前記バック金属フィルム表面との間のバルク金属領域と、を含み、前記バック金属フィルム表面が、前記炭素リッチポリマーを含む層と接触する金属フィルムを、前記炭素リッチポリマーを含む層上に形成することと、
水素の存在下、前記半導体基板の上に前記炭素リッチポリマーを含む層及び前記金属フィルムを備える半導体基板を、前記炭素リッチポリマーを含む層を分解させるに十分な温度まで加熱することと、
前記半導体基板のフロント表面と前記バック金属フィルム表面との間に炭素原子を析出させグラフェンの層を形成することと、を備える方法。
(態様30)
前記半導体基板には、半導体ウェハが含まれる態様29記載の方法。
(態様31)
前記半導体ウェハには、シリコン、ガリウムヒ素、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、及び、ゲルマニウム、並びに、それらの組み合わせからなる群から選択された材料が含まれる態様30記載の方法。
(態様32)
前記半導体ウェハには、チョクラルスキー法により成長させた単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェハが含まれる態様30記載の方法。
(態様33)
前記半導体基板のフロント表面は、そのフロント表面上に誘電体層を含む態様29記載の方法。
(態様34)
前記半導体基板のフロント表面は、そのフロント表面上にシリコン酸化物層を含む態様29記載の方法。
(態様35)
前記シリコン酸化物層は、約30ナノメートル〜約1000ナノメートルの厚さを有する態様34記載の方法。
(態様36)
前記シリコン酸化物層は、約90ナノメートル〜約300ナノメートルの厚さを有する態様35記載の方法。
(態様37)
前記炭素リッチポリマーが、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリ(アクリロニトリル−コ−ブタジエン−コ−スチレン)(ABS)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4’−ビニルヘキサフェニルベンゼン)、及び、これらの組み合わせからなる群から選択される態様29記載の方法。
(態様38)
前記炭素リッチポリマーを含む層は、約1ナノメートル〜約100ナノメートルの厚さを有する態様29記載の方法。
(態様39)
前記炭素リッチポリマーを含む層は、約5ナノメートル〜約100ナノメートルの厚さを有する態様29記載の方法。
(態様40)
前記炭素リッチポリマーを含む層は、約10ナノメートル〜約50ナノメートルの厚さを有する態様29記載の方法。
(態様41)
前記金属フィルムには、1000℃において、少なくとも約0.05原子%の炭素溶解度を有する金属が含まれる態様29記載の方法。
(態様42)
前記金属フィルムには、1000℃において、約3原子%未満の炭素溶解度を有する金属が含まれる態様29記載の方法。
(態様43)
前記金属フィルムには、ニッケル、銅、鉄、プラチナ、パラジウム、ルテニウム、コバルト、及び、これらの合金が含まれる態様29記載の方法。
(態様44)
前記金属フィルムは、スパッタリング、蒸着、電解めっき、及び、金属箔ボンディングからなる群から選択された技術により析出(または堆積)される態様29記載の方法。
(態様45)
前記金属フィルムは、約50ナノメートル〜約20マイクロメートルの厚さを有する態様29記載の方法。
(態様46)
前記金属フィルムは、約50ナノメートル〜約10マイクロメートルの厚さを有する態様29記載の方法。
(態様47)
半導体基板の上に金属フィルムを有する半導体基板において温度勾配プロファイルを形成することをさらに含み、
前記温度勾配プラファイルは、前記フロント金属フィルム表面及び前記バック金属フィルム表面における温度が前記バルク金属領域内の中央平面近くの温度未満となるようなプロファイルである態様29記載の方法。
(態様48)
半導体基板の上に金属フィルムを有する半導体基板を急速に冷却することにより、前記炭素原子を析出させ、それにより、前記半導体基板のフロント表面と前記バック金属フィルム表面との間にグラフェン層を形成する態様29記載の方法。
(態様49)
一方がドナー基板のフロント表面であり、他方がドナー基板のバック表面である実質的に平行な2つの主面と、前記フロント表面と前記バック表面とを繋ぎ合わせる周縁端と、前記フロント表面と前記バック表面との間の中央平面と、を含む半導体基板と、
前記半導体基板のフロント表面に接触するグラフェン層と、
前記グラフェン層に接触する金属フィルムであって、フロント金属フィルム表面と、バック金属フィルム表面と、前記フロント金属フィルム表面と前記バック金属フィルム表面との間のバルク金属領域と、を含む金属フィルムと、を備えるマルチレイヤー製品。
(態様50)
前記半導体基板には、半導体ウェハが含まれる態様49記載のマルチレイヤー製品。
(態様51)
前記半導体ウェハには、シリコン、ガリウムヒ素、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、及び、ゲルマニウム、並びに、それらの組み合わせからなる群から選択された材料が含まれる態様50記載のマルチレイヤー製品。
(態様52)
前記半導体ウェハには、チョクラルスキー法により成長させた単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェハが含まれる態様51記載のマルチレイヤー製品。
(態様53)
前記半導体基板のフロント表面は、そのフロント表面上に誘電体層を含む態様52記載のマルチレイヤー製品。
(態様54)
前記半導体基板のフロント表面は、シリコン酸化物層を含む態様52記載のマルチレイヤー製品。
(態様55)
前記シリコン酸化物層は、約50ナノメートル〜約1000ナノメートルの厚さを有する態様54記載のマルチレイヤー製品。
(態様56)
前記シリコン酸化物層は、約90ナノメートル〜約300ナノメートルの厚さを有する態様55記載のマルチレイヤー製品。
(態様57)
前記半導体基板のフロント表面に接触するグラフェン層が、単一の単原子グラフェン層(または一原子厚さのグラフェン層)を含む態様49記載のマルチレイヤー製品。
(態様58)
前記半導体基板のフロント表面に接触するグラフェン層が、グラフェンバイレイヤーを含む態様49記載のマルチレイヤー製品。
(態様59)
前記金属フィルムが、約50ナノメートル〜約20マイクロメートルの厚さを有する態様49記載のマルチレイヤー製品。
(態様60)
前記金属フィルムが、約50ナノメートル〜約10マイクロメートルの厚さを有する態様49記載のマルチレイヤー製品。
(態様61)
前記フロント金属フィルム表面に接触するグラフェン層をさらに備える態様49記載のマルチレイヤー製品。
Claims (20)
- 半導体基板を作製するための方法であって、
前記半導体基板は、一方が前記半導体基板のフロント表面であり、他方が前記半導体基板のバック表面である実質的に平行な2つの主面と、前記半導体基板のフロント表面と前記半導体基板のバック表面とを繋ぎ合わせる周縁端と、を含み、
当該方法は、
前記半導体基板のフロント表面層上に、炭素リッチポリマーを含む層を析出させ、前記炭素リッチポリマーが、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリ(アクリロニトリル−コ−ブタジエン−コ−スチレン)(ABS)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4’−ビニルヘキサフェニルベンゼン)、及び、これらの組み合わせからなる群から選択されることと、
フロント金属フィルム表面と、バック金属フィルム表面と、前記フロント金属フィルム表面と前記バック金属フィルム表面との間のバルク金属領域と、を含み、前記バック金属フィルム表面が、前記炭素リッチポリマーを含む層と接触する金属フィルムを、前記炭素リッチポリマーを含む層上に形成し、かつ前記金属フィルムには、銅、プラチナ、パラジウム、ルテニウム、コバルト、及び、これらの合金が含まれることと、
水素の存在下、前記半導体基板の上に前記炭素リッチポリマーを含む層及び前記金属フィルムを備える半導体基板を、前記炭素リッチポリマーを含む層を分解させるに十分な温度まで加熱することと、
前記金属フィルムを備える半導体基板を5℃/秒〜50℃/秒の冷却速度で冷却することにより前記半導体基板のフロント表面と前記バック金属フィルム表面との間に炭素原子を析出させグラフェンの層を形成することと、を備える方法。 - 前記半導体基板には、半導体ウェハが含まれる請求項1記載の方法。
- 前記半導体ウェハには、シリコン、ガリウムヒ素、シリコンカーバイド、シリコンゲルマニウム、窒化ケイ素、二酸化ケイ素、及び、ゲルマニウム、並びに、それらの組み合わせからなる群から選択された材料が含まれる請求項2記載の方法。
- 前記半導体ウェハには、チョクラルスキー法により成長させた単結晶シリコンインゴットをスライスして得られたシリコンウェハが含まれる請求項3記載の方法。
- 前記半導体基板のフロント表面は、そのフロント表面上に誘電体層を含む請求項1記載の方法。
- 前記半導体基板のフロント表面は、そのフロント表面上にシリコン酸化物層を含む請求項1記載の方法。
- 前記シリコン酸化物層は、30ナノメートル〜1000ナノメートルの厚さを有するか、または90ナノメートル〜300ナノメートルの厚さを有する請求項6記載の方法。
- 前記炭素リッチポリマーを含む層は、1ナノメートル〜100ナノメートルの厚さを有するか、または5ナノメートル〜100ナノメートルの厚さを有するか、若しくは10ナノメートル〜50ナノメートルの厚さを有する請求項1記載の方法。
- 前記金属フィルムが銅を含む請求項1記載の方法。
- 前記金属フィルムがコバルトを含む請求項1記載の方法。
- 前記金属フィルムは、スパッタリング、蒸着、電解めっき、及び、金属箔ボンディングからなる群から選択された技術により析出される請求項1記載の方法。
- 前記金属フィルムは、50ナノメートル〜20マイクロメートルの厚さを有するか、または50ナノメートル〜10マイクロメートルの厚さを有する請求項1記載の方法。
- 半導体基板の上に金属フィルムを有する半導体基板において温度勾配プロファイルを形成することをさらに含み、
前記温度勾配プロファイルは、前記フロント金属フィルム表面及び前記バック金属フィルム表面における温度が前記バルク金属領域内の中央平面近くの温度未満となるようなプロファイルである請求項1記載の方法。 - 前記炭素リッチポリマーを含む層及び前記金属フィルムを備える半導体基板を500℃〜1000℃の温度に加熱する請求項1記載の方法。
- 前記炭素リッチポリマーを含む層及び前記金属フィルムを備える半導体基板を0.1パスカル〜70パスカルの圧力で500℃〜1000℃の温度に加熱する請求項1記載の方法。
- 前記炭素リッチポリマーを含む層及び前記金属フィルムを備える半導体基板を70%〜99%の水素を含む還元性雰囲気で500℃〜1000℃の温度に加熱する請求項1記載の方法。
- 前記炭素リッチポリマーを含む層及び前記金属フィルムを備える半導体基板を70%から99%の水素を含む還元性雰囲気かつ0.1パスカル〜70パスカルの圧力で500℃〜1000℃の温度に加熱する請求項1記載の方法。
- 前記金属フィルムを備える半導体基板を0.1パスカル〜70パスカルの圧力で5℃/秒〜50℃/秒の冷却速度で冷却する請求項1記載の方法。
- 前記金属フィルムを備える半導体基板を70%から99%の水素を含む還元性雰囲気で5℃/秒〜50℃/秒の冷却速度で冷却する請求項1記載の方法。
- 前記金属フィルムを備える半導体基板を70%から99%の水素を含む還元性雰囲気かつ0.1パスカル〜70パスカルの圧力で5℃/秒〜50℃/秒の冷却速度で冷却する請求項1記載の方法。
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ES2575711B2 (es) * | 2014-12-31 | 2016-11-03 | Universidade De Santiago De Compostela | Método para la obtención de láminas de grafeno |
CN105990091B (zh) * | 2015-01-29 | 2019-01-01 | 中国科学院微电子研究所 | 石墨烯的生长方法 |
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WO2017052572A1 (en) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | Intel Corporation | Graphene barrier for electrical interconnects |
EP3356582B1 (en) | 2015-10-01 | 2020-12-16 | GlobalWafers Co., Ltd. | Epitaxial growth of defect-free, wafer-scale single-layer graphene on thin films of cobalt |
US9679972B1 (en) * | 2016-04-20 | 2017-06-13 | Globalfoundries Inc. | Thin strain relaxed buffers with multilayer film stacks |
US10157338B2 (en) | 2016-05-04 | 2018-12-18 | International Business Machines Corporation | Graphene-based micro-scale identification system |
CN109791876B (zh) * | 2016-05-12 | 2023-08-15 | 环球晶圆股份有限公司 | 在硅基电介质上直接形成六方氮化硼 |
US9923142B2 (en) | 2016-05-31 | 2018-03-20 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Methods of graphene growth and related structures |
KR102451440B1 (ko) | 2016-06-15 | 2022-10-05 | 이스트만 케미칼 컴파니 | 물리적 증착된 바이오센서 컴포넌트 |
US10759157B2 (en) | 2016-06-15 | 2020-09-01 | Nanomedical Diagnostics, Inc. | Systems and methods for transferring graphene |
US11056343B2 (en) * | 2016-06-15 | 2021-07-06 | Cardea Bio, Inc. | Providing a temporary protective layer on a graphene sheet |
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US9761669B1 (en) | 2016-07-18 | 2017-09-12 | Wisconsin Alumni Research Foundation | Seed-mediated growth of patterned graphene nanoribbon arrays |
TWI586849B (zh) | 2016-08-04 | 2017-06-11 | 國立中興大學 | A method of reducing the graphene layer of the oxidized graphene layer on the surface of the substrate and the hole wall of the aspect ratio hole and the adjusting liquid used in the method |
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CN108396377B (zh) * | 2017-02-06 | 2020-05-15 | 中国科学院金属研究所 | 一种高质量单层多晶石墨烯薄膜的制备方法 |
US20180254318A1 (en) * | 2017-03-02 | 2018-09-06 | William B Pohlman, III | Graphene based in-plane micro-supercapacitors |
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PL241895B1 (pl) * | 2019-09-23 | 2022-12-19 | Univ Jagiellonski | Sposób otrzymywania powierzchniowego kompozytu węglikowo- grafenowego o kontrolowanej morfologii powierzchni |
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