JP6648563B2 - 半導体装置、リボン状の薄膜の製造方法及び半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Description
最初に、図1及び図2に基づき、テープや樹脂等を用いて、h−BNを元のバルク材料から別の絶縁基板に貼り付けた後、グラフェンを形成する方法について説明する。
次に、第1の実施の形態における半導体装置の製造方法について、図3に基づき説明する。
次に、第2の実施の形態における半導体装置の製造方法について、図13及び図14に基づき説明する。
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態は、フレキシブル基板等の基板に半導体装置を形成する半導体装置の製造方法である。
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第3の実施の形態とは異なるフレキシブル基板等の基板に半導体装置を形成する半導体装置の製造方法である。
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態は、リボン状の単層グラフェン40を形成することなく、リボン状のh−BN層を半導体層として用いた構造の半導体装置である。本実施の形態においては、h−BNはバンドギャップが広いため、h−BN層にはCやSi等の不純物元素がドープされている。
(付記1)
絶縁性を有する結晶基板の上に形成されたBNの触媒となるリボン状の触媒層と、
前記触媒層を覆うh−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nにより形成されたリボン状のBNを含む層と、
前記BNを含む層を覆うリボン状のグラフェンと、
前記グラフェンの上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
を有することを特徴とする半導体装置。
(付記2)
前記触媒層は金属材料により形成されており、
前記触媒層がゲート電極であることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記3)
前記グラフェンの上にはゲート絶縁膜が形成されており、
前記ゲート絶縁膜の上にはゲート電極が形成されていることを特徴とする付記1に記載の半導体装置。
(付記4)
前記結晶基板は、サファイア、または、MGOにより形成されていることを特徴とする付記1から3のいずれかに記載の半導体装置。
(付記5)
前記触媒層は、Fe、Co、Ni、Pt、Au、Cu、Al、Tiのうちの1または2以上を含むものにより形成されていることを特徴とする付記1から4のいずれかに記載の半導体装置。
(付記6)
前記触媒層は、リボン状に延びる方向が、前記結晶基板における所定の方向に揃っていることを特徴とする付記1から5のいずれかに記載の半導体装置。
(付記7)
絶縁性を有する結晶基板の上に、BNの触媒となる触媒層を形成する工程と、
前記触媒層が形成された前記結晶基板を加熱し、h−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nを形成することにより、前記触媒層をリボン状にし、前記リボン状の触媒層を覆う、h−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nにより形成されたリボン状のBNを含む層を形成する工程と、
を特徴とするリボン状の薄膜の製造方法。
(付記8)
前記結晶基板は、サファイア、または、MGOにより形成されていることを特徴とする付記7に記載のリボン状の薄膜の製造方法。
(付記9)
前記触媒層は、Fe、Co、Ni、Pt、Au、Cu、Al、Tiのうちの1または2以上を含むものにより形成されていることを特徴とする付記7または8に記載のリボン状の薄膜の製造方法。
(付記10)
絶縁性を有する結晶基板の上に、BNの触媒となる触媒層を形成する工程と、
前記触媒層が形成された前記結晶基板を加熱し、h−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nを形成することにより、前記触媒層をリボン状にし、前記リボン状の触媒層を覆う、h−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nにより形成されたリボン状のBNを含む層を形成する工程と、
前記BNを含む層の上に、リボン状のグラフェンを形成する工程と、
前記グラフェンの上に、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(付記11)
前記グラフェンの上に、ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上に、ゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする付記10に記載の半導体装置の製造方法。
(付記12)
前記結晶基板は、サファイア、または、MGOにより形成されていることを特徴とする付記10または11に記載の半導体装置の製造方法。
(付記13)
前記触媒層は、Fe、Co、Ni、Pt、Au、Cu、Al、Tiのうちの1または2以上を含むものにより形成されていることを特徴とする付記10から12のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記14)
前記BNを含む層は、化学気相成長法により形成されることを特徴とする付記10から13のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記15)
前記BNを含む層を形成する工程において、前記結晶基板における温度は、900℃以上、1500℃以下であることを特徴とする。
(付記16)
前記グラフェンは、化学気相成長法により形成されることを特徴とする付記10から15のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(付記17)
前記結晶基板の上に形成される前記触媒層の膜厚は、10nm以上、100nm未満であることを特徴とする付記10から16のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
20 触媒層
30 h−BN層
40 単層グラフェン
51 ゲート電極
52 ソース電極
53 ドレイン電極
150 ゲート絶縁膜
Claims (9)
- 絶縁性を有する結晶基板の上に形成されたBNの触媒となるリボン状の触媒層と、
前記触媒層を覆うh−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nにより形成されたリボン状のBNを含む層と、
前記BNを含む層を覆うリボン状のグラフェンと、
前記グラフェンの上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
を有し、
前記触媒層は金属材料により形成されており、
前記触媒層がゲート電極であることを特徴とする半導体装置。 - 前記結晶基板は、サファイア、または、MgOにより形成されていることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記触媒層は、Fe、Co、Ni、Pt、Au、Cu、Al、Tiのうちの1または2以上を含むものにより形成されていることを特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
- 前記触媒層は、リボン状に延びる方向が、前記結晶基板における所定の方向に揃っていることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置。
- 絶縁性を有する結晶基板の上に、BNの触媒となる触媒層を形成する工程と、
前記触媒層が形成された前記結晶基板を加熱し、h−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nを形成することにより、前記触媒層をリボン状にし、前記リボン状の触媒層を覆う、h−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nにより形成されたリボン状のBNを含む層を形成する工程と、
を特徴とするリボン状の薄膜の製造方法。 - 絶縁性を有する結晶基板の上に、BNの触媒となる触媒層を形成する工程と、
前記触媒層が形成された前記結晶基板を加熱し、h−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nを形成することにより、前記触媒層をリボン状にし、前記リボン状の触媒層を覆う、h−BN、BCN、BC2NまたはBC6Nにより形成されたリボン状のBNを含む層を形成する工程と、
前記BNを含む層の上に、リボン状のグラフェンを形成する工程と、
前記グラフェンの上に、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記グラフェンの上に、ゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上に、ゲート電極を形成する工程と、
を有することを特徴とする請求項6に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記BNを含む層は、化学気相成長法により形成されることを特徴とする請求項6または7に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記結晶基板の上に形成される前記触媒層の膜厚は、10nm以上、100nm未満であることを特徴とする請求項6から8のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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