JP6642769B1 - グラフェンを用いた電子デバイスの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の実施の形態1であるグラフェンを用いた電子デバイスの構成を示す平面図及び断面図である。図1の(a)は、本実施の形態であるグラフェンを用いた電子デバイスの構成を示す平面図であり、図1の(b)は、本実施の形態であるグラフェンを用いた電子デバイスの構成を示す断面図であり、図1の(a)の切断線A−Aから見た断面図である。
本発明の実施の形態2であるグラフェンを用いた電子デバイスは、実施の形態1とは異なり、グラフェン層のチャネル領域に対応する部分に単層グラフェン、グラフェン層のソース・ドレイン領域に対応する部分に多層グラフェンが形成されている点が異なる。その他の同一符号を付した部分については、実施の形態1のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態3であるグラフェンを用いた電子デバイスは、他の実施の形態とは異なり、電極の金属材料が互いに異なる。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態4であるグラフェンを用いた電子デバイスは、他の実施の形態とは異なり、グラフェン層上に接触層を有している。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態5であるグラフェンを用いた電子デバイスは、実施の形態4とは異なり、グラフェン層上に設けられる接触層がソース領域若しくはドレイン領域のいずれかに近い位置に配置される。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態6であるグラフェンを用いた電子デバイスは、実施の形態4及び実施の形態5とは異なり、チャネル領域に対応するグラフェン層の下部に接触層が設けられる。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態7であるグラフェンを用いた電子デバイスは、他の実施の形態とは異なり、グラフェン層の上に少なくとも一つのフローティングの電極が設けられる。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態8であるグラフェンを用いた電子デバイスは、実施の形態7とは異なり、少なくとも一つのフローティングの電極がグラフェン層内に埋め込まれている。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態9であるグラフェンを用いた電子デバイスは、他の実施の形態とは異なり、チャネル領域に対応する部分のグラフェン層下部に空間が設けられている。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態10であるグラフェンを用いた電子デバイスは、他の実施の形態とは異なり、チャネル領域に対応するグラフェン層が基板と接している。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態11であるグラフェンを用いた電子デバイスは、実施の形態10とは異なり、チャネル領域に対応するグラフェン層において、グラフェン層と基板が接触する領域と、グラフェン層と絶縁膜が接触する領域を有している。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
態にも適用することができる。
本発明の実施の形態12であるグラフェンを用いた電子デバイスは、他の実施の形態とは異なり、チャネル領域に対応するグラフェン層が乱層構造で設けられていることを特徴とする。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
態にも適用することができる。
本発明の実施の形態13であるグラフェンを用いた電子デバイスは、他の実施の形態とは異なり、グラフェン層が平坦な層で設けられている。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態14であるグラフェンを用いた電子デバイスは、絶縁膜20の材料として、電磁波の照射により特性が変化し、グラフェン層30に電位の変化を与える材料を用いている。その他の同一符号を付した部分については、他の実施の形態のグラフェンを用いた電子デバイスと同様に構成されるため、説明は省略する。
本発明の実施の形態15である電磁波検出器は、検出素子として実施の形態1であるグラフェンを用いた電子デバイスを複数有し、一次元方向又は二次元方向にアレイ状に配置される。図22は、本実施の形態である電磁波検出器の構成を示す平面図である。図23は、本実施の形態である電磁波検出器の構成を示す断面図である。図24は、本実施の形態である電磁波検出器の構成を示す回路図である。
本発明の実施の形態16である電磁波検出器は、実施の形態12と異なり、互いに種類の異なるグラフェンを用いた電子デバイスを複数有し、一次元方向又は二次元方向にアレイ状に配置される。図25は、本実施の形態である電磁波検出器の構成を示す平面図である。ここで、本実施の形態である電磁波検出器の断面の構成及び回路構成については、実施の形態12と同様であるため、説明は省略する。
Claims (16)
- 第1半導体プロセスにより、第1の触媒金属を形成する工程と、
第2半導体プロセスにより、第2の触媒金属を有する電極を形成する工程と、
第3半導体プロセスにより、保護膜を形成し前記第1の触媒金属及び前記第2の触媒金属の上面を前記保護膜から露出させる工程と、
前記露出させる工程の後、前記第1の触媒金属及び前記第2の触媒金属の前記保護膜から露出したそれぞれの面上にグラフェン層を形成する工程と、
前記グラフェン層を形成した後、前記グラフェン層を覆うように絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に第1の基板を形成する工程と、
前記グラフェン層を形成した後、前記第2の触媒金属を含む前記電極を残し、前記第1の触媒金属を除去する工程と
を備えることを特徴とするグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。 - 前記露出させる工程は、
前記第1の触媒金属及び前記電極を形成した後、第4半導体プロセスにより前記保護膜を形成する工程と、
前記第1の触媒金属及び前記第2の触媒金属の上面が露出するように第5半導体プロセスにより前記保護膜を除去する工程と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。 - 前記グラフェン層を形成する工程は、前記露出させる工程の後、前記第1の触媒金属及び前記第2の触媒金属の前記保護膜から露出したそれぞれの面上にグラフェン層を同時に形成する工程であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。
- 前記第1の基板を形成する工程は、前記絶縁膜と前記第1の基板を貼り合わせて接合させる工程であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。
- 前記電極を形成する工程は、前記第1の触媒金属を形成した後、前記第1の触媒金属の上に前記第2の触媒金属を成膜し、一部の前記第2の触媒金属を残して、前記第1の触媒金属を露出させることを特徴とする請求項2に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。
- 前記第1の触媒金属及び前記電極を形成する工程は、前記第1の触媒金属及び前記第2の触媒金属は第2の基板上に互いに隣接し、前記第1の触媒金属と前記第2の触媒金属の上面の高さが同じになるように形成されることを特徴とする請求項2に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。
- 前記グラフェン層を形成する工程は、前記第1の触媒金属上に単層グラフェン層が形成され、前記第2の触媒金属上に多層グラフェン層が形成され、
前記第1の触媒金属を除去する工程は、一面に前記多層グラフェン層が形成された前記第2の触媒金属を含む前記電極を残し、一面に前記単層グラフェン層が形成された前記第1の触媒金属を除去することを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。 - 前記電極を形成する工程は、前記第1の触媒金属を形成した後、前記第1の触媒金属の上に第1の金属膜を成膜する工程を備え、
前記電極を形成する工程は、前記第1の金属膜を成膜した後、前記第1の金属膜の上に前記第2の触媒金属を成膜し、前記電極となる前記第1の金属膜の一部及び前記第2の触媒金属の一部を残して、前記第1の触媒金属を露出させることを特徴とする請求項5に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。 - 前記電極を形成する工程は、前記第2の基板の上に第2の金属膜を成膜する工程を備え、
前記電極を形成する工程は、前記第2の金属膜を成膜した後、前記第2の金属膜の上に前記第2の触媒金属を成膜し、前記電極となる前記第2の金属膜の一部及び前記第2の触媒金属の一部を残して、前記第2の金属膜及び前記第2の触媒金属を除去することを特徴とする請求項6に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。 - 前記電極を形成する工程は、前記第1の触媒金属を形成した後、前記第1の触媒金属の上に前記第1の金属膜と金属材料の異なる第3の金属膜を成膜する工程を備え、
前記電極を形成する工程は、前記第3の金属膜を成膜した後、前記第3の金属膜の上に前記第2の触媒金属を成膜し、前記電極となる前記第3の金属膜の一部及び前記第2の触媒金属の一部を残して、前記第1の触媒金属を露出させることを特徴とする請求項8に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。 - 前記グラフェン層の上面又は下面と接触し、前記グラフェン層に正孔又は電子を供給することができる接触層を形成する工程、前記グラフェン層上に少なくとも一つのフローティングである第5の電極を形成する工程、及び、前記グラフェン層と前記第1の基板との間に空間を形成する工程の少なくとも一つを備えることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。
- 前記絶縁膜の一部を除去し、前記グラフェン層の一部を露出させる工程を備え、前記絶縁膜上に前記第1の基板を形成する工程は、前記絶縁膜の除去により露出された前記グラフェン層と前記第1の基板を接触させることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。
- 前記絶縁膜の一部を除去し、前記グラフェン層の一部を露出させる工程は、前記グラフェン層のチャネル領域の一部を露出させ、
前記絶縁膜上に前記第1の基板を形成する工程は、露出した前記グラフェン層のチャネル領域の一部と前記第1の基板を接触させ、露出しない前記グラフェン層のチャネル領域の一部と前記絶縁膜を接触させることを特徴とする請求項12に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。 - 前記グラフェン層上に少なくとも1層以上の乱層構造を有するグラフェンを形成する工程を備えることを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか一項に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。
- 前記第1の基板及び前記絶縁膜の少なくとも一つは、電磁波の照射により特性が変化し、前記グラフェン層に電位の変化を与える材料であることを特徴とする請求項1から請求項14のいずれか一項に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。
- 前記接触層は、電磁波の照射により特性が変化し、前記グラフェン層に電位の変化を与える材料であることを特徴とする請求項11に記載のグラフェンを用いた電子デバイスの製造方法。
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