JP7321623B2 - ナノ結晶質グラフェン、及びナノ結晶質グラフェンの形成方法 - Google Patents

ナノ結晶質グラフェン、及びナノ結晶質グラフェンの形成方法 Download PDF

Info

Publication number
JP7321623B2
JP7321623B2 JP2018212951A JP2018212951A JP7321623B2 JP 7321623 B2 JP7321623 B2 JP 7321623B2 JP 2018212951 A JP2018212951 A JP 2018212951A JP 2018212951 A JP2018212951 A JP 2018212951A JP 7321623 B2 JP7321623 B2 JP 7321623B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nanocrystalline graphene
gas
forming
graphene
nanocrystalline
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2018212951A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2019099457A (ja
Inventor
俔在 宋
建旭 申
鉉振 申
昌錫 李
昌▲ヒョン▼ 金
卿▲ウン▼ 卞
昇元 李
殷奎 李
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of JP2019099457A publication Critical patent/JP2019099457A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7321623B2 publication Critical patent/JP7321623B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C01B32/184—Preparation
    • C01B32/186—Preparation by chemical vapour deposition [CVD]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/26—Deposition of carbon only
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/15—Nano-sized carbon materials
    • C01B32/182—Graphene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
    • G03F1/00—Originals for photomechanical production of textured or patterned surfaces, e.g., masks, photo-masks, reticles; Mask blanks or pellicles therefor; Containers specially adapted therefor; Preparation thereof
    • G03F1/62—Pellicles, e.g. pellicle assemblies, e.g. having membrane on support frame; Preparation thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02527—Carbon, e.g. diamond-like carbon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02595—Microstructure polycrystalline
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28525—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising semiconducting material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28556—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table by chemical means, e.g. CVD, LPCVD, PECVD, laser CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
    • H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
    • H01L21/76841—Barrier, adhesion or liner layers
    • H01L21/76843—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric
    • H01L21/76849—Barrier, adhesion or liner layers formed in openings in a dielectric the layer being positioned on top of the main fill metal
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53228—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being copper
    • H01L23/53238—Additional layers associated with copper layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53276—Conductive materials containing carbon, e.g. fullerenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0843—Source or drain regions of field-effect devices
    • H01L29/0847—Source or drain regions of field-effect devices of field-effect transistors with insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/1606—Graphene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L29/161—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table including two or more of the elements provided for in group H01L29/16, e.g. alloys
    • H01L29/165—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table including two or more of the elements provided for in group H01L29/16, e.g. alloys in different semiconductor regions, e.g. heterojunctions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/413—Nanosized electrodes, e.g. nanowire electrodes comprising one or a plurality of nanowires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/417—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/41725—Source or drain electrodes for field effect devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
    • H01L29/45—Ohmic electrodes
    • H01L29/456—Ohmic electrodes on silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568—Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66613—Lateral single gate silicon transistors with a gate recessing step, e.g. using local oxidation
    • H01L29/66628—Lateral single gate silicon transistors with a gate recessing step, e.g. using local oxidation recessing the gate by forming single crystalline semiconductor material at the source or drain location
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772—Field effect transistors
    • H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B63/00—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/20—Graphene characterized by its properties
    • C01B2204/26—Mechanical properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/20—Graphene characterized by its properties
    • C01B2204/30—Purity
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2204/00—Structure or properties of graphene
    • C01B2204/20—Graphene characterized by its properties
    • C01B2204/32—Size or surface area
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/60—Compounds characterised by their crystallite size
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/80—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70
    • C01P2002/85—Crystal-structural characteristics defined by measured data other than those specified in group C01P2002/70 by XPS, EDX or EDAX data
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/10—Solid density
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
    • H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
    • H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
    • H01L23/53204—Conductive materials
    • H01L23/53209—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides
    • H01L23/53257—Conductive materials based on metals, e.g. alloys, metal silicides the principal metal being a refractory metal
    • H01L23/53266—Additional layers associated with refractory-metal layers, e.g. adhesion, barrier, cladding layers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B63/00—Resistance change memory devices, e.g. resistive RAM [ReRAM] devices
    • H10B63/10—Phase change RAM [PCRAM, PRAM] devices

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

本発明は、ナノ結晶質グラフェン、及びナノ結晶質グラフェンの形成方法に係り、詳細には、ナノ結晶質グラフェンと、該ナノ結晶質グラフェンを、プラズマ化学気相蒸着方法を利用し、基板に直接成長させて形成する方法と、に関する。
グラフェンは、炭素原子が二次元的に連結され、六角形ハニカム（hexagonal honeycomb）構造を有する結晶性（crystalline）物質であり、原子サイズレベルの非常に薄い厚みを有している。そのようなグラフェンは、化学気相蒸着法（ＣＶＤ：chemical vapor deposition）によって合成したり、グラファイト（graphite）を一重ずつ引き離すことによっても得られる。
本発明が解決しようとする課題は、ナノ結晶質グラフェンと、該ナノ結晶質グラフェンを、プラズマ化学気相蒸着工程を利用し、基板に直接成長させて形成する方法とを提供する。
一側面において、
ナノサイズの結晶を含み、
全体炭素に対するｓｐ２結合構造（bonding structure）を有する炭素の比率が５０％～９９％であるナノ結晶質グラフェンが提供される。
前記ナノ結晶質グラフェンは、０．５ｎｍ～１００ｎｍサイズの結晶を含んでもよい。前記ナノ結晶質グラフェンは、１～２０ａｔ％（atomic percent）の水素を含んでもよい。前記ナノ結晶質グラフェンは、１．６～２．１ｇ／ｃｃの密度を有することができる。
前記ナノ結晶質グラフェンは、プラズマ化学気相蒸着工程により、７００℃以下の温度で、基板に直接成長されても形成される。
他の側面において、
ナノサイズの結晶を含み、
１～２０ａｔ％（atomic percent）の水素を含むナノ結晶質グラフェンが提供される。
前記ナノ結晶質グラフェンは、０．５ｎｍ～１００ｎｍサイズの結晶を含んでもよい。前記ナノ結晶質グラフェンは、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が５０％～９９％にもなる。前記ナノ結晶質グラフェンは、１．６～２．１ｇ／ｃｃの密度を有することができる。
前記ナノ結晶質グラフェンは、プラズマ化学気相蒸着工程により、７００℃以下の温度で、基板に直接成長されても形成される。
さらに他の側面において、
ナノサイズの結晶を含み、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が５０％～９９％であるナノ結晶質グラフェンをプラズマ化学気相蒸着工程によって形成する方法において、
反応ガスが炭素ソース及び非活性ガスを含み、７００℃以下の温度で、前記反応ガスのプラズマを利用し、基板に前記ナノ結晶質グラフェンを直接成長させて形成するナノ結晶質グラフェンの形成方法が提供される。
前記ナノ結晶質グラフェンは、０．５ｎｍ～１００ｎｍサイズの結晶を含んでもよい。前記ナノ結晶質グラフェンは、１～２０ａｔ％（atomic percent）の水素を含んでもよい。前記ナノ結晶質グラフェンは、１．６～２．１ｇ／ｃｃの密度を有することができる。
前記反応ガスは、水素ガスを含まなくてもよく、あるいは水素ガスをさらに含んでもよい。前記炭素ソース、非活性ガスと水素ガスとの体積比は、１：０．０１～５，０００：０～３００にもなる。
前記炭素ソースは、炭化水素（hydrocarbon）ガス、及び炭素を含む液状前駆体（liquid precursor）の蒸気のうち少なくとも一つを含んでもよい。
前記前駆体は、ＣｘＨｙ（６≦ｘ≦４２、６≦ｙ≦２８）の化学式を有する芳香族炭化水素（aromatic hydrocarbon）及びその誘導体、並びにＣｘＨｙ（１≦ｘ≦１２、２≦ｙ≦２６）の化学式を有する脂肪族炭化水素（aliphatic hydrocarbon）及びその誘導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。
前記非活性ガスは、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、クリプトンガス及びキセノンガスのうち少なくとも一つを含んでもよい。
前記ナノ結晶質グラフェンは、１８０℃～７００℃の工程温度でも成長される。前記ナノ結晶質グラフェンは、０．００１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒの工程圧力でも成長される。
前記プラズマは、少なくとも１つのＲＦ（radio frequency）プラズマ発生装置、または少なくとも１つのＭＷ（microwave）プラズマ発生装置によっても発生する。前記プラズマは、３～１００ＭＨｚの周波数領域を有するＲＦプラズマ、または０．７～２．５ＧＨｚの周波数領域を有するＭＷプラズマを含んでもよい。
前記反応ガスのプラズマを生成するための電力は、１０Ｗ～４，０００Ｗにもなる。
前記基板は、ＩＶ族半導体物質、半導体化合物、金属及び絶縁物質のうち少なくとも一つを含んでもよい。
前記ＩＶ族半導体物質はＳｉ、ＧｅまたはＳｎを含んでもよい。前記半導体化合物は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｓｂ及びＴｅのうち少なくとも２個の元素が結合された物質を含んでもよい。前記金属は、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｒ及びＧｄのうち少なくとも一つを含んでもよい。
前記絶縁物質は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ及びＭｎのうち少なくとも一つを含むか、あるいはＳｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ及びＧｄのうち少なくとも１つの酸化物、窒化物、炭化物、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。前記酸化物、窒化物、炭化物、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つは、Ｈを含んでもよい。
前記基板は、ドーパントをさらに含んでもよい。
前記ナノ結晶質グラフェンの形成方法は、前記ナノ結晶質グラフェンを成長させる前に、還元性ガスを利用し、前記基板の表面を前処理（pretreatment）する段階をさらに含んでもよい。
前記還元性ガスは、水素、窒素、塩素、フッ素、アンモニア、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。ここで、前記還元性ガスは、非活性ガスをさらに含んでもよい。
前記ナノ結晶質グラフェンの形成方法は、前記基板に、前記ナノ結晶質グラフェンを一次に形成した後、前記反応ガスの混合比を調節し、前記ナノ結晶質グラフェンに、追加的なナノ結晶質グラフェンを二次で形成する段階をさらに含んでもよい。
前記反応ガスは、水素ガスを含まなくてもよく、あるいは水素ガスをさらに含んでもよい。
前述の前記ナノ結晶質グラフェンを形成する方法を遂行する装置が提供されもする。
さらに他の側面において、
ナノサイズの結晶を含み、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が５０％～９９％であるナノ結晶質グラフェンをプラズマ化学気相蒸着工程によって形成する方法において、
反応チャンバ内に、炭素ソース及び非活性ガスを含む反応ガスを注入する段階と、
前記反応チャンバ内に、前記反応ガスのプラズマを生成させる段階と、
７００℃以下の温度で、前記反応ガスのプラズマを利用し、基板の表面に前記ナノ結晶質グラフェンを直接成長させて形成する段階と、を含むナノ結晶質グラフェンの形成方法が提供される。
前記ナノ結晶質グラフェンは、０．５ｎｍ～１００ｎｍサイズの結晶を含んでもよい。前記ナノ結晶質グラフェンは、１～２０ａｔ％（atomic percent）の水素を含んでもよい。前記ナノ結晶質グラフェンは、１．６～２．１ｇ／ｃｃの密度を有することができる。
前記ナノ結晶質グラフェンの形成方法は、還元性ガスを利用し、前記基板の表面を前処理する段階をさらに含んでもよい。
前記ナノ結晶質グラフェンの形成方法は、前記基板に、前記ナノ結晶質グラフェンを一次に形成した後、前記反応ガスの混合比を調節し、前記ナノ結晶質グラフェンに、追加的なナノ結晶質グラフェンを二次で形成する段階をさらに含んでもよい。ここで、前記追加的なナノ結晶質グラフェンを形成した後、前記追加的なナノ結晶質グラフェンに、少なくとも１つの他の追加的なナノ結晶質グラフェンを形成する段階がさらに含まれてもよい。
例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。 例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。 例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。 ナノ結晶質グラフェン及び非晶質炭素層に対するＤパラメータスペクトルをそれぞれ図示したグラフである。 ナノ結晶質グラフェン及び非晶質炭素層に対するＤパラメータスペクトルをそれぞれ図示したグラフである。 例示的な実施形態により、ＲＦ（radio frequency）プラズマにより、ポリシリコン基板に成長形成されたナノ結晶質グラフェンを示すＴＥＭ（transmission electron microscope）写真である。 図３Ａに図示されたナノ結晶質グラフェンのＤパラメータスペクトルを図示したグラフである。 例示的な実施形態により、ＭＷ（microwave）プラズマにより、ポリシリコン基板に形成されたナノ結晶質グラフェンを示すＴＥＭ写真である。 図４Ａに図示されたナノ結晶質グラフェンのＤパラメータスペクトルを図示したグラフである。 図４Ａにおいて、成長条件を調節し、８ｎｍ厚を有したナノ結晶質グラフェンが形成された様子を示すＴＥＭ写真である。 他の例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。 他の例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。 他の例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。 さらに他の例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。 さらに他の例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。 さらに他の例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。 さらに他の例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。
以下、添付された図面を参照し、例示的な実施形態について詳細に説明する。
以下の図面において、同一参照符号は、同一構成要素を指し、図面上において、各構成要素の大きさは、説明の明瞭さと便宜さとのために誇張されてもいる。以下で説明される実施形態は、単に例示的なものであり、そのような実施形態から多様な変形が可能である。
一方、以下で、「上部」であるとか、「上」であるとかと記載されたところは、接触して真上にあるものだけではなく、非接触で上にあるものを含んでもよい。単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、ある部分がある構成要素を「含み」とするとき、それは、特別に反対となる記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいということを意味する。「前記」の用語、及びそれと類似した指示用語の使用は、単数及び複数のいずれにも該当する。
以下の実施形態においては、ナノ結晶質グラフェン（nanocrystalline graphene）及びそのナノ結晶質グラフェンを、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ：plasma enhanced chemical vapordeposition）工程を利用し、基板の表面に直接成長形成させる方法について説明する。
以下の実施形態によるナノ結晶質グラフェンというのは、ナノレベルの大きさを有する結晶を含むグラフェンを意味する。例えば、ナノ結晶質グラフェンは、およそ１００ｎｍ以下サイズの結晶を含んでもよい。
さらに具体的には、一般的な結晶質グラフェン、一実施形態によるナノ結晶質グラフェン、及び非晶質炭素層を比較して説明すれば、次の通りである。
後述する全体炭素に対するｓｐ２結合構造（bonding structure）を有する炭素の比率は、ＸＰＳ（Ｘ-ray photoelectron spectroscopy）分析を介したＤパラメータの測定によっても得られる。具体的には、該ＸＰＳ分析において、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率により、炭素に対するオージェ（Auger）スペクトルのピーク形状（peak shape）が異なる。そのようなピーク形状を微分することにより、形成されるＤパラメータスペクトルで最高点と最低点との間隔がＤパラメータになる。従って、炭素に対するオージェスペクトルにおいて、Ｄパラメータを測定することにより、一般的な結晶質グラフェン、ナノ結晶質グラフェン、及び非晶質炭素層を区別することができる。また、後述する水素の含量は、例えば、ＲＢＳ（Rutherford backscattering spectroscopy）の成分分析を介して得られる。
一般的な結晶質グラフェンは、真性グラフェン（intrinsic graphene）とも呼ばれ、例えば、およそ１００ｎｍより大きい結晶を含んでもよい。一般的な結晶質グラフェンにおいては、炭素に対するオージェスペクトルにおいて、Ｄパラメータが、およそ２３ｅＶほどにもなる。その場合、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率は、ほぼ１００％にもなる。そのような一般的な結晶質グラフェンには、水素がほとんど含まれていない。そして、一般的な結晶質グラフェンは、密度が、例えば、およそ２．１ｇ／ｃｃほどにもなり、面抵抗（sheet resistance）は、例えば、およそ１００～３，００Ｏｈｍ／ｓｑほどにもなる。
該ナノ結晶質グラフェンは、一般的な結晶性グラフェンより小サイズの結晶を含んでもよい。具体的な例を挙げれば、該ナノ結晶質グラフェンは、およそ０．５ｎｍ～１００ｎｍほどの大きさを有する結晶を含む。そのようなナノ結晶質グラフェンにおいては、炭素に対するオージェスペクトルにおいて、Ｄパラメータがおよそ１８～２２．９ｅＶほどにもなる。その場合、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率は、例えば、およそ５０％～９９％ほどにもなる。該ナノ結晶質グラフェンは、例えば、およそ１～２０ａｔ％（atomic percent）ほどの水素を含みもする。また、該ナノ結晶質グラフェンは、密度が、例えば、およそ１．６～２．１ｇ／ｃｃほどにもなり、該面抵抗は、例えば、およそ１，０００Ｏｈｍ／ｓｑよりも大きくなる。
非晶質炭素層においては、炭素に対するオージェスペクトルにおいて、Ｄパラメータが、ダイヤモンドのＤパラメータ（すなわち、およそ１３ｅＶ）と、ナノ結晶質グラフェンのＤパラメータとの中間値を有することができる。その場合、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率は、例えば、およそ３０％～５０％ほどにもなる。そして、非晶質炭素層には、例えば、およそ２０ａｔ％より大きい含量の水素を含みもする。
図１Ａないし図１Ｃは、例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。
図１Ａを参照すれば、基板１２０が設けられた反応チャンバ（図示せず）内部に、ナノ結晶質グラフェン１９０の成長のための反応ガスを注入した後、プラズマ生成のための電力を印加する。
具体的には、まず、反応チャンバ内部に、ナノ結晶質グラフェン１９０を成長させるための基板１２０を準備する。本実施形態では、ナノ結晶質グラフェン１９０の成長のために使用される基板１２０において、多様な材質の基板が使用されもする。
例えば、基板１２０は、ＩＶ族半導体物質、半導体化合物、金属及び絶縁物質のうち少なくとも一つを含んでもよい。具体的な例として、該ＩＶ族半導体物質は、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎを含んでもよい。そして、該半導体化合物は、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｓｂ及びＴｅのうち少なくとも２個の元素が結合された物質を含んでもよい。
該金属は、例えば、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｒ及びＧｄのうち少なくとも一つを含んでもよい。該絶縁物質は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ及びＭｎのうち少なくとも一つを含むか、あるいはＳｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ及びＧｄのうち少なくとも１つの酸化物、窒化物、炭化物、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。前記酸化物、窒化物、炭化物、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つは、Ｈをさらに含んでもよい。一方、基板１２０は、ドーパントをさらに含んでもよい。以上で言及された基板１２０の物質は、単に例示的なものであり、それら以外にも、基板１２０は、他の多様な物質を含んでもよい。
次に、反応チャンバ内部に、ナノ結晶質グラフェン１９０成長のための反応ガスを注入する。該反応ガスは、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスを含んでもよい。一方、その反応ガスには、水素ガスが含まれないこともある。図１Ａには、反応ガスが、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスを含む場合が例示的に図示されている。該炭素ソースは、ナノ結晶質グラフェンの成長のための炭素を供給するソースにもなる。例えば、該炭素ソースは、炭化水素（hydrocarbon）ガス、及び炭素を含む液状前駆体（liquid precursor）の蒸気のうち少なくとも一つを含んでもよい。
該炭化水素ガスは、例えば、メタン、エチレンガス、アセチレンガスまたはプロピレンガスを含んでもよいが、それらは、単に例示的なものに過ぎず、それら以外に、他の多様な物質のガスを含んでもよい。
そして、該液状前駆体は、ＣｘＨｙ（６≦ｘ≦４２、６≦ｙ≦２８）の化学式を有する芳香族炭化水素（aromatic hydrocarbon）及びその誘導体と、ＣｘＨｙ（１≦ｘ≦１２、２≦ｙ≦２６）の化学式を有する脂肪族炭化水素（aliphatic hydrocarbon）及びその誘導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。ここで、該芳香族炭化水素は、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンまたはアニゾールなどを含んでもよく、該脂肪族炭化水素は、例えば、ヘキサン、オクタン、イソプロピルアルコールまたはエタノールなどを含んでもよい。しかし、それらは単に例示的なものである。
該非活性ガスは、例えば、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、クリプトンガス及びキセノンガスのうち少なくとも一つを含んでもよい。図１Ａには、炭素ソースとしてアセチレンガスが使用され、該非活性ガスとしてアルゴンガスが使用された場合が例示的に図示されている。
次に、プラズマ電源（図示せず）から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力を印加する。ここで、プラズマ生成のための電力は、およそ１０Ｗ～４，０００Ｗほどにもなる。しかし、それに限定されるものではない。
プラズマ電源としては、例えば、ＲＦ（radio frequency）プラズマ発生装置またはＭＷ（microwave）プラズマ発生装置が使用される。ここで、ナノ結晶質グラフェン１９０を成長させるために、該ＲＦプラズマ発生装置は、例えば、およそ３～１００ＭＨｚの周波数領域を有するＲＦプラズマを発生させることができ、該ＭＷプラズマ発生装置は、例えば、およそ０．７～２．５ＧＨｚの周波数領域を有するＭＷプラズマを発生させることができる。しかし、そのような周波数領域は、単に例示的なものに過ぎず、それら以外にも、他の周波数領域が使用されもする。一方、プラズマ電源として、複数のＲＦプラズマ発生装置、または複数のＭＷプラズマ発生装置が使用されもする。
プラズマ電源から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力が印加されれば、反応チャンバの内部には、電場が誘導される。そのように反応ガスが注入された状態において電場が誘導されれば、ナノ結晶質グラフェン１９０の成長のためのプラズマが形成される。
プラズマを利用し、ナノ結晶質グラフェン１９０を成長しようとする場合には、反応チャンバの内部に注入される反応ガスの混合比（mixing ratio）、すなわち、炭素ソース、非活性ガスと水素ガスとの体積比（volume ratio）が、例えば、およそ１：０．０１～５，０００：０～３００ほどにもなる。ここで、該反応ガスに含まれる炭素ソース、非活性ガスと水素ガスとの体積比は、異なる成長条件によっても適切に調節される。
ナノ結晶質グラフェン１９０を成長させるための工程温度は、一般的な化学気相蒸着工程に使用される温度より低く、およそ７００℃以下にもなる。具体的な例を挙げれば、反応チャンバ内部の工程温度は、およそ１８０℃～７００℃ほどにもなる。そして、ナノ結晶質グラフェン１９０を成長させるための工程圧力は、およそ０．００１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒほどにもなる。しかし、それは、単に例示的なものに過ぎず、それ以外にも、他の工程圧力が使用されてもよい。
図１Ｂを参照すれば、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスが混合した反応ガスのプラズマによって活性化された炭素ラジカル（active carbon radical）Ｃ・が生成され、基板１２０の表面に吸着される。具体的には、反応ガスにおいて非活性ガスのプラズマは、炭素ソースから活性化された炭素ラジカルＣ・を生成させ、そのように生成された活性化された炭素ラジカルＣ・は、基板１２０の表面に吸着されることにより、基板１２０の表面が活性化される。そして、該非活性ガスのプラズマが、基板１２０の活性化を持続的に誘導することにより、基板１２０の表面に、活性化された炭素ラジカルＣ・の吸着が加速化される。
図１Ｃを参照すれば、前述のように、基板１２０の表面に活性化された炭素ラジカルＣ・の吸着が加速化されることにより、基板１２０の表面には、ナノ結晶質グラフェン１９０が短時間内にも成長形成される。
それにより、ナノ結晶質グラフェン１９０は、基板１２０の表面において、比較的高速度で成長される。例えば、ナノ結晶質グラフェン１９０は、基板１２０の表面に、分当たり０．０５ｎｍ以上の厚みにも成長される。しかし、それに限定されるのではない。それにより、ナノ結晶質グラフェン１９０は、比較的短時間内に、所望厚にも成長される。例えば、基板１２０の表面に、ナノ結晶質グラフェン１９０が成長される時間は、例えば、６０分以下にもなる。さらに具体的な例を挙げれば、ナノ結晶質グラフェン１９０が成長される時間は、３０分以下または１０分以下にもなる。しかし、それに限定されるものではない。そのように、非活性ガスのプラズマにより、比較的短時間内に、基板１２０の表面に、所望厚のナノ結晶質グラフェンを直接形成することができる。そのようなナノ結晶質グラフェン１９０は、単層構造または複層構造を有することができる。
本実施形態によれば、プラズマ化学気相蒸着工程において、反応ガスが、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスを含み、非活性ガスのプラズマにより、基板１２０の表面を活性化させることにより、７００℃以下の比較的低い温度でも、基板１２０の表面に、ナノ結晶質グラフェン１９０を、比較的短時間内に直接成長形成させることができる。
下記［表１］は、前述のプラズマ化学気相蒸着工程において、反応ガスにおいて、炭素ソースと非活性ガスとの混合比を変化させながら、基板の表面を測定したＸＰＳ（Ｘ-ray photoelectron spectroscopy）の実験結果である。ここで、該炭素ソースとしては、アセチレンガス及びｍ－キシレンが使用され、該非活性ガスとしては、アルゴンガスが使用された。
［表１］において、ｓｐ２結合炭素比は、ＸＰＳ分析を介して得られた全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率を示し、以下でも同一である。
Figure 0007321623000001
［表１］を参照すれば、炭素ソースとアルゴンガスとの体積比が、１：０．５、１：１、１：１，０５０及び１：４，７５０である場合、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が、それぞれ８３．５％、９０．７％、８３．６％及び８６．６％であった。従って、炭素ソースとアルゴンガスとの体積比が、１：０．５、１：１、１：１０５０及び１：４７５０である場合、いずれにおいても、基板表面に、ナノ結晶質グラフェンが形成されたということが分かる。
下記［表２］は、前述のプラズマ化学気相蒸着工程において、反応ガスにおいて、炭素ソースと水素ガスの混合比を変化させながら、基板表面を測定したＸＰＳ実験結果である。ここで、該炭素ソースとしては、アセチレンガス及びｍ－キシレンが使用され、非活性ガスとしては、アルゴンガスが使用された。
［表２］を参照すれば、炭素ソースと水素ガスとの体積比が、１：０．０５、１：２．５、１：１３３及び１：２００である場合、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が、それぞれ９２．８％、８６．７％、７６．５％及び９５．８％であった。従って、炭素ソースと水素ガスとの体積比が、１：０．０５、１：２．５、１：１３３及び１：２００である場合、いずれにおいても、基板表面に、ナノ結晶性グラフェンが形成されたということが分かる。
下記［表３］は、前述のプラズマ化学気相蒸着工程において、工程圧力を変化させながら測定されたＸＰＳの実験結果である。
Figure 0007321623000003
［表３］を参照すれば、工程圧力が、０．００５Ｔｏｒｒ、０．０２Ｔｏｒｒ及び３Ｔｏｒｒである場合、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が、それぞれ８２．３％、８６．７％及び７０．４％であった。従って、工程圧力が、０．００５Ｔｏｒｒ、０．０２Ｔｏｒｒ及び３Ｔｏｒｒである場合、いずれにおいても、基板表面にナノ結晶性グラフェンが形成されたということが分かる。
下記［表４］は、前述のプラズマ化学気相蒸着工程でプラズマ生成のための電力を変化させながら測定されたＸＰＳの実験結果である。
Figure 0007321623000004
［表４］を参照すれば、プラズマ生成のための電力が、２０Ｗ、２５Ｗ、２，０００Ｗ及び３，０００Ｗである場合、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が、それぞれ７５．６％、８０．６％、７９．５％及び７９．５％であった。従って、プラズマ生成のための電力が、２０Ｗ、２５Ｗ、２，０００Ｗ及び３，０００Ｗである場合、いずれにおいても、基板表面にナノ結晶性グラフェンが形成されたということが分かる。
図２Ａ及び図２Ｂは、ナノ結晶質グラフェン及び非晶質炭素層に対するＤパラメータスペクトルをそれぞれ図示したものである。
図２Ａの場合、プラズマ化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）工程において、基板としては、ポリシリコン基板が使用され、プラズマ電源としては、ＲＦプラズマ発生装置（１３．５６ＭＨｚ）が使用された。そして、ＲＦプラズマ生成のための電力は、６００Ｗであった。成長条件としては、７００℃の成長温度、０．０２Ｔｏｒｒの工程圧力、２０分の成長時間が使用された。また、反応ガスに含まれる炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスは、それぞれ１ｓｃｃｍのアセチレンガス、５０ｓｃｃｍのアルゴンガス、及び１００ｓｃｃｍの水素ガスが使用された。
以上のようなプラズマ化学気相蒸着工程により、ポリシリコン基板表面に形成された物質層に対するＤパラメータスペクトルが、図２Ａに図示されている。図２Ａを参照すれば、Ｄパラメータスペクトルにおいて、Ｄパラメータは、およそ２０．９０ｅＶで測定され、それにより、ポリシリコン基板表面には、ナノ結晶質グラフェンが成長形成されたということが分かる。そのとき、測定されたナノ結晶質グラフェンの厚みは、およそ２ｎｍほどであった。そのように、反応ガスに非活性ガスが含まれる場合には、比較的短時間内に、基板表面にナノ結晶質グラフェンが直接成長されて形成されたということが分かる。
一方、図２Ｂには、非晶質炭素層に係わるＤパラメータスペクトルが例示的に図示されており、そのＤパラメータスペクトルにおいて、Ｄパラメータは、およそ１６．１５ｅＶであり、前述のナノ結晶質グラフェンに係わるＤパラメータとは違いがあるということが分かる。
図３Ａは、例示的な実施形態により、ＲＦ（radio frequency）プラズマにより、ポリシリコン基板に成長形成されたナノ結晶質グラフェンを示すＴＥＭ（transmission electron microscope）写真である。図３Ａにおいて、ポリシリコンは、ポリシリコン基板を示し、ｎｃ－Ｇは、ポリシリコン基板表面に形成されたナノ結晶質グラフェンを示す。図３Ｂは、図３Ａに図示されたナノ結晶質グラフェンのＤパラメータスペクトルを図示したものである。図３Ｂに図示されたＤパラメータスペクトルにおいて、Ｄパラメータは、およそ２１．８５ｅＶで測定された。
図３Ａ及び図３Ｂにおいて、プラズマ電源としては、ＲＦプラズマ発生装置（１３．５６ＭＨｚ）が使用され、ＲＦプラズマ生成のための電力は、３００Ｗであった。成長条件としては、７００℃の成長温度、０．０３Ｔｏｒｒの工程圧力、１０分の成長時間が使用された。そして、反応ガスに含まれるアセチレンガス、非活性ガス及び水素ガスは、それぞれ１ｓｃｃｍのアセチレンガス、５０ｓｃｃｍのアルゴンガス及び１００ｓｃｃｍの水素ガスが使用された。
図３Ａ及び図３Ｂを参照すれば、１０分という比較的短時間に、ポリシリコン基板表面にナノ結晶質グラフェンが、およそ１ｎｍほどの厚みに成長形成されたということが分かる。
図４Ａは、例示的な実施形態により、ＭＷ（microwave）プラズマにより、ポリシリコン基板に成長形成されたナノ結晶質グラフェンを示すＴＥＭ写真である。図４Ａにおいて、ポリシリコンは、ポリシリコン基板を示し、ｎｃ－Ｇは、ポリシリコン基板表面に形成されたナノ結晶質グラフェンを示す。図４Ｂは、図４Ａに図示されたナノ結晶質グラフェンのＤパラメータスペクトルを図示したものである。図４Ｂに図示されたＤパラメータスペクトルにおいて、Ｄパラメータは、およそ２１．４５ｅＶと測定された。
図４Ａ及び図４Ｂにおいて、プラズマ電源としては、ＭＷプラズマ発生装置（０．９ＧＨｚ）が使用され、ＭＷプラズマ生成のための電力は、４２５Ｗであった。成長条件としては、７００℃の成長温度、０．４Ｔｏｒｒの工程圧力、３分の成長時間が使用された。そして、反応ガスに含まれるアセチレンガス、非活性ガス及び水素ガスは、それぞれ１ｓｃｃｍのアセチレンガス、５０ｓｃｃｍのアルゴンガス及び０．５ｓｃｃｍの水素ガスが使用された。
図４Ａ及び図４Ｂを参照すれば、３分という比較的短時間に、ポリシリコン基板表面に、ナノ結晶質グラフェンが、およそ２ｎｍほどの厚みに成長形成されたということが分かる。一方、図４Ｃに図示されているように、成長時間のような成長条件を調節するようになれば、８ｎｍほどの比較的厚い厚みのナノ結晶質グラフェンも、成長形成させる可能性があるということが分かる。
図５Ａないし図５Ｃは、他の例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。
図５Ａを参照すれば、ナノ結晶性グラフェン２９０（図５Ｃ）を成長させる前に、基板１２０の表面に対して、まず、還元性ガスを利用し、前処理（pretreatment）工程を遂行する。ここで、基板１２０の前処理工程は、基板１２０の表面に残っている不純物または酸素などを除去する目的で遂行される。
具体的に説明すれば、まず、反応チャンバ内部に、ナノ結晶質グラフェン２９０を成長させるための基板１２０を準備する。ここで、基板１２０は、前述の多様な物質を含んでもよい。例えば、基板１２０は、ＩＶ族半導体物質、半導体化合物、金属及び絶縁物質のうち少なくとも一つを含んでもよい。具体的な例として、該ＩＶ族半導体物質は、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎを含んでもよい。そして、該半導体化合物は、例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｓｂ及びＴｅのうち少なくとも２個の元素が結合された物質を含んでもよい。
該金属は、例えば、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｒ及びＧｄのうち少なくとも一つを含んでもよい。該絶縁物質は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ及びＭｎのうち少なくとも一つを含むか、あるいはＳｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ及びＧｄのうち少なくとも１つの酸化物、窒化物、炭化物、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。前記酸化物、窒化物、炭化物、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つは、Ｈをさらに含んでもよい。一方、基板１２０は、ドーパントをさらに含んでもよい。
次に、反応チャンバの内部に、基板１２０の前処理のためのガスが注入される。そのとき使用される前処理のためのガスとしては、還元性ガスが使用されてもよい。ここで、該還元性ガスは、例えば、水素、窒素、塩素、フッ素、アンモニア、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。しかし、それらに限定されるものではない。そして、該反応チャンバ内に、還元性ガス以外に、非活性ガスが追加して注入されもする。ここで、該非活性ガスは、例えば、アルゴンガス、ネオンガス、ヘリウムガス、クリプトンガス及びキセノンガスのうち少なくとも一つを含んでもよい。図５Ａには、還元性ガスとして、水素ガスが使用され、非活性ガスとして、アルゴンガスの使用された場合が例示的に図示されている。
次に、プラズマ電源から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力を印加する。ここで、該プラズマ生成のための電力は、およそ１０Ｗ～４，０００Ｗほどにもなるが、それに限定されるものではない。該プラズマ電源としては、例えば、少なくとも１つのＲＦプラズマ発生装置、または少なくとも１つのＭＷプラズマ発生装置が使用される。
該プラズマ電源から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力が印加されれば、反応チャンバの内部には、電場が誘導される。そのように、還元性ガス（または、還元性ガスと非活性ガスとの混合ガス）が注入された状態で電場が誘導されれば、基板前処理のためのプラズマが形成される。そのように形成されたプラズマにより、基板１２０の表面が処理される。一方、そのような基板１２０の前処理過程は、基板１２０に所定電圧が印加された状態でも進められる。しかし、それに限定されるものではなく、基板１２０に電圧が印加されないこともある。それにより、基板１２０の表面に残っている不純物または酸素などが除去される。そのような基板の前処理過程が完了すれば、反応チャンバ内に残っているガスや不純物などは、反応チャンバの外部に排出される。
図５Ｂを参照すれば、基板１２０の前処理工程が完了した後、ナノ結晶質グラフェン２９０の成長のための反応ガスを、反応チャンバの内部に注入した後、反応チャンバの内部に、プラズマ生成のための電力を印加する。
具体的に説明すれば、まず、反応チャンバ内部に、ナノ結晶質グラフェン２９０の成長のための反応ガスを注入する。該反応ガスは、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスを含んでもよい。一方、その反応ガスには、水素ガスが含まれないこともある。図５Ｂには、該反応ガスが、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスを含む場合が例示的に図示されている。
該炭素ソースは、例えば、炭化水素ガス及び炭素を含む液状前駆体の蒸気のうち少なくとも一つを含んでもよい。該炭化水素ガスは、例えば、メタン、エチレンガス、アセチレンガスまたはプロピレンガスを含んでもよいが、それらは、単に例示的なものである。
該液状前駆体は、例えば、ＣｘＨｙ（６≦ｘ≦４２、６≦ｙ≦２８）の化学式を有する芳香族炭化水素（aromatic hydrocarbon）及びその誘導体、並びにＣｘＨｙ（１≦ｘ≦１２、２≦ｙ≦２６）の化学式を有する脂肪族炭化水素（aliphatic hydrocarbon）及びその誘導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。ここで、該芳香族炭化水素は、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンまたはアニゾールなどを含んでもよく、該脂肪族炭化水素は、例えば、ヘキサン、オクタン、イソプロピルアルコールまたはエタノールなどを含んでもよい。しかし、それらは単、に例示的なものである。
該非活性ガスは、例えば、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、クリプトンガス及びキセノンガスのうち少なくとも一つを含んでもよい。図５Ｂには、炭素ソースとして、アセチレンガスが使用され、非活性ガスとして、アルゴンガスが使用された場合が例示的に図示されている。
次に、プラズマ電源から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力を印加する。ここで、該プラズマ生成のための電力は、およそ１０Ｗ～４，０００Ｗほどにもなる。プラズマ電源は、例えば、少なくとも１つのＲＦプラズマ発生装置、または少なくとも１つのＭＷプラズマ発生装置が使用される。ここで、該ＲＦプラズマ発生装置は、例えば、およそ３～１００ＭＨｚの周波数領域を有するＲＦプラズマを発生させることができ、ＭＷプラズマ発生装置は、例えば、およそ０．７～２．５ＧＨｚの周波数領域を有するＭＷプラズマを発生させることができる。しかし、それらに限定されるものではない。プラズマ電源から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力が印加されれば、反応チャンバの内部には、電場が誘導される。そのように、反応ガスが注入された状態で電場が誘導されれば、ナノ結晶質グラフェン２９０の成長のためのプラズマが形成される。
プラズマを利用し、ナノ結晶質グラフェン２９０を成長しようとする場合には、反応チャンバの内部に注入される反応ガスの混合比、具体的には、炭素ソース、非活性ガスと水素ガスとの体積比は、例えば、およそ１：０．０１～５，０００：０～３００ほどにもなる。ここで、該反応ガスに含まれる炭素ソース、非活性ガスと水素ガスとの体積比は、異なる成長条件により、適切に調節される。
工程温度は、およそ１８０℃～７００℃ほどにもなり、工程圧力は、およそ０．００１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒほどにもなる。しかし、それらは、単に例示的なものに過ぎず、それら以外にも、異なる工程温度や工程圧力が使用されてもよい。
前述のように、反応ガスが注入された状態で電場が誘導されれば、ナノ結晶質グラフェン２９０の成長のためのプラズマが形成される。その反応ガスのうち非活性ガスのプラズマは、炭素ソースから活性化された炭素ラジカルを生成させ、そのように生成された活性化された炭素ラジカルは、基板１２０の表面に吸着されることにより、基板１２０の表面が活性化される。そして、該非活性ガスのプラズマが、基板１２０の活性化を持続的に誘導することにより、基板１２０の表面において、活性化された炭素ラジカルの吸着が加速化される。
図５Ｃを参照すれば、前述のように、基板１２０の表面に活性化された炭素ラジカルの加速化により、基板１２０の表面には、ナノ結晶質グラフェン２９０が短時間内に成長形成される。
ナノ結晶質グラフェン２９０は、基板表面において、比較的迅速に成長される。例えば、ナノ結晶質グラフェン２９０は、基板１２０表面に、分当たり０．０５ｎｍ以上の厚みにも成長されるが、それに限定されるものではない。それにより、ナノ結晶質グラフェン２９０は、比較的短時間内、例えば、６０分以下（さらに具体的には、３０分以下または１０分以下）に所望厚にも成長される。そのように、ナノ結晶質グラフェン２９０が比較的短時間内に、基板１２０の表面に所望厚にも形成される。そのように形成されたナノ結晶質グラフェン２９０は、単層構造または複層構造を有することができる。
本実施形態によれば、還元性ガス（または、還元性ガスと非活性ガスとの混合ガス）を利用し、基板１２０の表面を前処理した後、その前処理された基板１２０の表面に、ナノ結晶質グラフェン２９０を成長形成することにより、比較的高品質のナノ結晶性グラフェン２９０を得ることができる。
図６Ａないし図６Ｄは、さらに他の例示的な実施形態によるナノ結晶質グラフェンの形成方法について説明するための図面である。
図６Ａを参照すれば、基板１２０が設けられた反応チャンバ内部に、一次反応ガスを反応チャンバの内部に注入した後、プラズマ生成のための電力を印加する。一方、図面には、図示されていないが、一次反応ガスを注入する前に、図５Ａに図示されているような基板１２０の前処理過程が遂行されてもよい。
具体的には、まず、反応チャンバ内部に、基板１２０を準備する。前述のように、基板１２０は、例えば、ＩＶ族半導体物質、半導体化合物、金属及び絶縁物質のうち少なくとも一つを含んでもよい。基板１２０は、ドーパントをさらに含んでもよい。しかし、それらは、単に例示的なものである。
次に、反応チャンバ内部に、一次反応ガスを注入する。ここで、該一次反応ガスは、後述する第１ナノ結晶質グラフェン３９１（図６Ｂ）の成長のための反応ガスにもなる。例えば、該一次反応ガスは、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスを含んでもよい。一方、その一次反応ガスには、水素ガスが含まれないこともある。図６Ａには、一次反応ガスが、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスを含む場合が例示的に図示されている。
該炭素ソースは、例えば、炭化水素ガス及び炭素を含む液状前駆体の蒸気のうち少なくとも一つを含んでもよい。ここで、該炭化水素ガスは、例えば、メタン、エチレンガス、アセチレンガスまたはプロピレンガスを含んでもよい。また、該液状前駆体は、ＣｘＨｙ（６≦ｘ≦４２、６≦ｙ≦２８）の化学式を有する芳香族炭化水素及びその誘導体、並びにＣｘＨｙ（１≦ｘ≦１２、２≦ｙ≦２６）の化学式を有する脂肪族炭化水素、及びその誘導体のうち少なくとも一つを含んでもよい。
該非活性ガスは、例えば、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、クリプトンガス及びキセノンガスのうち少なくとも一つを含んでもよい。図６Ａには、炭素ソースとして、アセチレンガスが使用され、非活性ガスとして、アルゴンガスの使用された場合が例示的に図示されている。
次に、プラズマ電源から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力を印加する。ここで、該プラズマ生成のための電力は、およそ１０Ｗ～４，０００Ｗほどにもなる。プラズマ電源としては、例えば、少なくとも１つのＲＦプラズマ発生装置、または少なくとも１つのＭＷプラズマ発生装置が使用される。ここで、該ＲＦプラズマ発生装置は、例えば、およそ３～１００ＭＨｚの周波数領域を有するＲＦプラズマを発生させることができ、該ＭＷプラズマ発生装置は、例えば、およそ０．７～２．５ＧＨｚの周波数領域を有するＭＷプラズマを発生させることができる。しかし、それらに限定されるものではない。
プラズマ電源から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力が印加されれば、反応チャンバの内部には、電場が誘導される。そのように、一次反応ガスが注入された状態で電場が誘導されれば、第１ナノ結晶質グラフェン３９１成長のためのプラズマが形成される。
該プラズマを利用し、第１ナノ結晶質グラフェン３９１を成長しようとする場合には、一次反応ガスの混合比、すなわち、炭素ソース、非活性ガス、水素ガスの体積比は、例えば、およそ１：０．０１～５，０００：０～３００ほどにもなる。
例えば、一次反応ガスに含まれる炭素ソース、非活性ガスと水素ガスとの体積比は、基板表面をさらに活性化させ、核生成密度（nucleation density）を高めるようにも調節される。工程温度は、およそ１８０℃～７００℃ほどにもなり、工程圧力は、およそ０．０１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒほどにもなる。しかし、それらに限定されるものではない。
前述のように、一次反応ガスが注入された状態で電場が誘導されれば、第１ナノ結晶質グラフェン３９１成長のためのプラズマが形成される。そして、一次反応ガスのうち非活性ガスのプラズマは、炭素ソースから活性化された炭素ラジカルを生成させ、そのように生成された活性化された炭素ラジカルは、基板表面に吸着されることにより、基板表面が活性化される。そのような非活性ガスのプラズマが、基板の活性化を持続的に誘導することにより、活性化された炭素ラジカルの吸着が加速化される。
図６Ｂを参照すれば、基板１２０の表面に活性化された炭素ラジカルが持続的に吸着されることにより、基板１２０の表面には、第１ナノ結晶質グラフェン３９１が成長形成される。そのような第１ナノ結晶質グラフェン３９１は、基板１２０の表面において、比較的迅速に短時間内にも成長される。第１ナノ結晶質グラフェン３９１は、単層構造または複層構造を有することができる。そのような第１ナノ結晶質グラフェン３９１の形成が完了した後には、反応チャンバに残っているガスは、反応チャンバの外部に排出される。
図６Ｃを参照すれば、前述のように、基板１２０の表面に、第１ナノ結晶質グラフェン３９１を形成した後、二次ナノ結晶質グラフェン３９２（図６Ｄ）形成のために、反応チャンバ内部に、二次反応ガスを注入した後、プラズマ生成のための電力を印加する。
具体的には、まず、反応チャンバ内部に、二次反応ガスを注入する。ここで、該二次反応ガスは、後述する第２ナノ結晶質グラフェン３９２成長のための反応ガスにもなる。そのような二次反応ガスは、前述の一次反応ガスと同様に、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスを含んでもよい。一方、該二次反応ガスには、水素ガスが含まれないこともある。
前述のように、該炭素ソースは、例えば、炭化水素ガス及び炭素を含む液状前駆体の蒸気のうち少なくとも一つを含んでもよい。そして、該非活性ガスは、例えば、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、クリプトンガス及びキセノンガスのうち少なくとも一つを含んでもよい。図６Ｃには、炭素ソースとして、アセチレンガスが使用され、非活性ガスとして、アルゴンガスの使用された場合が例示的に図示されている。
次に、プラズマ電源から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力を印加する。ここで、該プラズマ生成のための電力は、およそ１０Ｗ～４，０００Ｗほどにもなる。前述のように、プラズマ電源としては、少なくとも１つのＲＦプラズマ発生装置、または少なくとも１つのＭＷプラズマ発生装置が使用されてもよい。該プラズマ電源から反応チャンバ内部に、プラズマ生成のための電力が印加されれば、反応チャンバの内部には、電場が誘導される。そのように、二次反応ガスが注入された状態で電場が誘導されれば、第２ナノ結晶質グラフェン３９２成長のためのプラズマが形成される。
該プラズマを利用し、第２ナノ結晶質グラフェン３９２を成長しようとする場合には、二次反応ガスの混合比、すなわち、炭素ソース、非活性ガス、水素ガスの体積比は、例えば、およそ１：０．０１～５，０００：０～３００ほどにもなる。
該二次反応ガスに含まれる炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスの混合比は、一次反応ガスとは異なるようにも調節される。例えば、該二次反応ガスに含まれる炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスの混合比は、第２ナノ結晶質グラフェン３９２が、第１ナノ結晶質グラフェン３９１よりも均一に成長するようにも調節される。
工程温度は、およそ１８０℃～７００℃ほどにもなり、工程圧力は、およそ０．００１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒほどにもなる。しかし、それらに限定されるものではない。
前述のように、該二次反応ガスが注入された状態で電場が誘導されれば、第２ナノ結晶質グラフェン３９２成長のためのプラズマが形成される。そして、該二次反応ガスのうち非活性ガスのプラズマは、炭素ソースから活性化された炭素ラジカルを生成させ、そのように生成された活性化された炭素ラジカルは、基板１２０に形成された第１ナノ結晶質グラフェン３９１の表面に持続的に吸着される。
図６Ｄを参照すれば、第１ナノ結晶質グラフェン３９１の表面に、活性化された炭素ラジカルが持続的に吸着されることにより、第１ナノ結晶質グラフェン３９１の表面には、第２ナノ結晶質グラフェン３９２が成長形成される。ここで、第２ナノ結晶質グラフェン３９２は、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスの混合比を調節することにより、第１ナノ結晶質グラフェン３９１よりも均一に成長形成される。そのような第２ナノ結晶質グラフェン３９２は、第１ナノ結晶質グラフェン３９１の表面において、比較的迅速に短時間内に所望厚に成長される。そのような第２ナノ結晶質グラフェン３９２は、単層構造または複層構造を有することができる。
本実施形態によれば、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスの混合比を調節し、ナノ結晶質グラフェンの成長工程を２段階で遂行することにより、基板１２０の表面に、互いに異なる第１結晶質グラフェン３９１及び第２ナノ結晶質グラフェン３９２を順次に形成することができる。一方、以上では、炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスの混合比を異ならせ、成長工程を２回遂行することにより、互いに異なる２個のナノ結晶質グラフェンを基板１２０に成長形成する場合が例示的に説明された。しかし、本実施形態は、それに限定されるものではなく、前述のような成長工程を３回以上遂行し、互いに異なる３個以上のナノ結晶質グラフェンを基板１２０に成長形成することもできる。
例示的な実施形態によれば、ナノサイズの結晶を含み、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が５０％～９９％であるナノ結晶質グラフェンを、プラズマ化学気相蒸着工程を利用して形成することができる。そのプラズマ化学気相蒸着工程において、反応ガスが炭素ソース、非活性ガス及び水素ガスを含み、非活性ガスのプラズマにより、基板表面を活性化させることにより、７００℃以下の比較的低い温度でも、基板表面にナノ結晶質グラフェンを直接成長形成させることができる。また、基板の前処理工程を介して、さらに優秀な品質のナノ結晶質グラフェンを得ることができ、反応ガスの混合比を異ならせ、ナノ結晶質グラフェンの成長工程に対して、ナノ結晶質グラフェンの成長工程を複数回実施することにより、基板に、互いに異なる複数のナノ結晶質グラフェンを形成することができる。
比較的低い温度で基板表面に、ナノ結晶質グラフェンを直接成長形成する技術は、ＣＭＯＳ（complementary metal-oxide semiconductor）工程でも適用が可能であるので、バリア金属（barrier metal）またはソース／ドレインコンタクト（source/drain contact）のような半導体素子の要素を形成したり、あるいは露光装備のペリクル（pellicle）などを製造したりする場合にも適用される。
本発明の、ナノ結晶質グラフェン、及びナノ結晶質グラフェンの形成方法は、例えば、グラフェン形成関連の技術分野に効果的に適用可能である。
１２０ 基板
１９０，２９０ ナノ結晶質グラフェン
３９１ 第１ナノ結晶質グラフェン
３９２ 第２ナノ結晶質グラフェン

Claims (32)

  1. ナノサイズの結晶を含み、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が５０％～９９％であるナノ結晶質グラフェンをプラズマ化学気相蒸着工程によって形成する方法において、
    反応ガスが、炭素ソース及び非活性ガスを含み、７００℃以下の温度で、前記反応ガスのプラズマを利用し、基板に、前記ナノ結晶質グラフェンを、分あたり０．０５ｎｍ以上の厚みで直接成長させて形成し、
    前記基板は、ＩＶ族半導体物質、半導体化合物、及び絶縁物質のうち少なくとも一つを含む、ナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  2. 前記ナノ結晶質グラフェンは、炭素に対するオージェスペクトルにおいて、１８～２２．９ｅＶのＤパラメータを含むことを特徴とする請求項１に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  3. 前記ナノ結晶質グラフェンは、１～２０ａｔ％の水素を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  4. 前記ナノ結晶質グラフェンは、１．６～２．１ｇ／ｃｃの密度を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  5. 前記反応ガスは、水素ガスを含まないか、あるいは水素ガスをさらに含むことを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  6. 前記炭素ソース、非活性ガスと水素ガスとの体積比は、１：０．０１～５，０００：０～３００であることを特徴とする請求項５に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  7. 前記炭素ソースは、炭化水素ガス、及び炭素を含む液状前駆体の蒸気のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  8. 前記前駆体は、ＣｘＨｙ（６≦ｘ≦４２、６≦ｙ≦２８）の化学式を有する芳香族炭化水素及びその誘導体と、ＣｘＨｙ（１≦ｘ≦１２、２≦ｙ≦２６）の化学式を有する脂肪族炭化水素及びその誘導体とのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項７に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  9. 前記非活性ガスは、アルゴンガス、ネオンガス、窒素ガス、ヘリウムガス、クリプトンガス及びキセノンガスのうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  10. 前記ナノ結晶質グラフェンは、１８０℃～７００℃の工程温度で成長されることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  11. 前記ナノ結晶質グラフェンは、０．００１Ｔｏｒｒ～１０Ｔｏｒｒの工程圧力で成長されることを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  12. 前記プラズマは、少なくとも１つのＲＦ（radio frequency）プラズマ発生装置または、少なくとも１つのＭＷ（microwave）プラズマ発生装置によって発生することを特徴とする請求項１から１１の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  13. 前記プラズマは、３～１００ＭＨｚの周波数領域を有するＲＦプラズマ、または０．７～２．５ＧＨｚの周波数領域を有するＭＷプラズマを含むことを特徴とする請求項１２に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  14. 前記反応ガスのプラズマを生成するための電力は、１０Ｗ～４，０００Ｗであることを特徴とする請求項１から１３の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  15. 前記ＩＶ族半導体物質は、Ｓｉ、ＧｅまたはＳｎを含むことを特徴とする請求項１から１４の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  16. 前記半導体化合物は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｂ、Ｎ、Ｐ、Ｓ、Ｓｅ、Ａｓ、Ｓｂ及びＴｅのうち少なくとも２個の元素が結合された物質を含むことを特徴とする請求項１から１５の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  17. 前記絶縁物質は、Ｓｉ、Ａｌ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ及びＭｎのうち少なくとも一つを含むか、あるいはＳｉ、Ｎｉ、Ａｌ、Ｗ、Ｒｕ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｕ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｚｎ、Ｙ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｏ及びＧｄのうち少なくとも１つの酸化物、窒化物、炭化物、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１から１６の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  18. 前記酸化物、窒化物、炭化物、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つは、Ｈを含むことを特徴とする請求項１７に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  19. 前記基板は、ドーパントをさらに含むことを特徴とする請求項１から１８の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  20. 前記ナノ結晶質グラフェンを成長させる前に、還元性ガスを利用し、前記基板表面を前処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１から１９の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  21. 前記還元性ガスは、水素、塩素、フッ素、アンモニア、及びそれらの誘導体のうち少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項２０に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  22. 前記還元性ガスは、非活性ガスをさらに含むことを特徴とする請求項２１に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  23. 前記基板に、前記ナノ結晶質グラフェンを一次に形成した後、前記反応ガスの混合比を調節し、前記ナノ結晶質グラフェンに、さらなるナノ結晶質グラフェンを二次で形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１から２２の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  24. 前記反応ガスは、水素ガスを含まないか、あるいは水素ガスをさらに含むことを特徴とする請求項２３に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  25. 請求項１ないし２４のうちいずれか１項に記載の前記ナノ結晶質グラフェンを形成する方法を遂行する装置。
  26. ナノサイズの結晶を含み、全体炭素に対するｓｐ２結合構造を有する炭素の比率が５０％～９９％であるナノ結晶質グラフェンをプラズマ化学気相蒸着工程によって形成する方法において、
    反応チャンバ内に、炭素ソース及び非活性ガスを含む反応ガスを注入する段階と、
    前記反応チャンバ内に、前記反応ガスのプラズマを生成させる段階と、
    ７００℃以下の温度で、前記反応ガスのプラズマを利用し、基板表面に前記ナノ結晶質グラフェンを、分あたり０．０５ｎｍ以上の厚みで直接成長させて形成する段階と、を含み、
    前記基板は、ＩＶ族半導体物質、半導体化合物、及び絶縁物質のうち少なくとも一つを含む、ナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  27. 前記ナノ結晶質グラフェンは、炭素に対するオージェスペクトルにおいて、１８～２２．９ｅＶのＤパラメータを含むことを特徴とする請求項２６に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  28. 前記ナノ結晶質グラフェンは、１～２０ａｔ％の水素を含むことを特徴とする請求項２６または２７に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  29. 前記ナノ結晶質グラフェンは、１．６～２．１ｇ／ｃｃの密度を有することを特徴とする請求項２６から２８の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  30. 還元性ガスを利用し、前記基板表面を前処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２６から２９の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  31. 前記基板に、前記ナノ結晶質グラフェンを一次に形成した後、前記反応ガスの混合比を調節し、前記ナノ結晶質グラフェンに、さらなるナノ結晶質グラフェンを二次で形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項２６から３０の何れか一項に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
  32. 前記さらなるナノ結晶質グラフェンを形成した後、前記さらなるナノ結晶質グラフェンに、少なくとも１つの他のさらなるナノ結晶質グラフェンを形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３１に記載のナノ結晶質グラフェンの形成方法。
JP2018212951A 2017-11-29 2018-11-13 ナノ結晶質グラフェン、及びナノ結晶質グラフェンの形成方法 Active JP7321623B2 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20170161833 2017-11-29
KR10-2017-0161833 2017-11-29
KR10-2018-0094620 2018-08-13
KR1020180094620A KR102592698B1 (ko) 2017-11-29 2018-08-13 나노결정질 그래핀 및 나노결정질 그래핀의 형성방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2019099457A JP2019099457A (ja) 2019-06-24
JP7321623B2 true JP7321623B2 (ja) 2023-08-07

Family

ID=66849793

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018212951A Active JP7321623B2 (ja) 2017-11-29 2018-11-13 ナノ結晶質グラフェン、及びナノ結晶質グラフェンの形成方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220048773A1 (ja)
JP (1) JP7321623B2 (ja)
KR (1) KR102592698B1 (ja)
CN (1) CN109837524B (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110223996A (zh) * 2019-06-20 2019-09-10 德淮半导体有限公司 晶圆组件及其形成方法
KR20210112090A (ko) 2020-03-04 2021-09-14 삼성전자주식회사 그래핀의 형성방법 및 그래핀 제조 장치
KR20230151383A (ko) * 2022-04-25 2023-11-01 삼성전자주식회사 금속-이차원 물질-반도체의 접합을 포함하는 반도체 소자

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008522020A (ja) 2004-11-25 2008-06-26 株式会社豊田中央研究所 非晶質炭素膜、その形成方法、および非晶質炭素膜を備えた高耐摩耗摺動部材
JP2010229022A (ja) 2009-03-25 2010-10-14 Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives グラフェン製造法
JP2013513544A (ja) 2009-12-15 2013-04-22 ガーディアン・インダストリーズ・コーポレーション 基材へのグラフェンの広範囲析出およびそれを含む製品
JP2013249530A (ja) 2012-06-04 2013-12-12 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology グラフェンの製造方法及びグラフェン
WO2015149116A1 (en) 2014-04-04 2015-10-08 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Graphene process and product
JP2016534508A (ja) 2013-08-13 2016-11-04 メディカル リサーチ カウンシル グラフェン改変
WO2017029470A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 Simon Charles Stewart Thomas A method of producing a two-dimensional material

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6028014A (en) * 1997-11-10 2000-02-22 Lsi Logic Corporation Plasma-enhanced oxide process optimization and material and apparatus therefor
KR20120012271A (ko) * 2010-07-30 2012-02-09 성균관대학교산학협력단 그래핀의 제조 방법, 그래핀 시트 및 이를 이용한 소자
KR101332796B1 (ko) * 2011-05-03 2013-11-25 한국과학기술원 그래핀의 제조 방법 및 그래핀의 제조 장치
WO2013003083A1 (en) * 2011-06-30 2013-01-03 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method of growing graphene nanocrystalline layers
JP5851804B2 (ja) * 2011-11-09 2016-02-03 東京エレクトロン株式会社 前処理方法、グラフェンの形成方法及びグラフェン製造装置
KR101381008B1 (ko) * 2012-07-04 2014-04-04 세종대학교산학협력단 그래핀의 제조방법
US9533889B2 (en) * 2012-11-26 2017-01-03 Nanotek Instruments, Inc. Unitary graphene layer or graphene single crystal
US9458020B2 (en) * 2013-05-06 2016-10-04 Centre National De La Recherche Scientifique Process and device for forming a graphene layer
KR101513136B1 (ko) * 2013-10-07 2015-04-17 한국과학기술연구원 그래핀 필름의 제조방법, 그래핀 필름, 및 이를 포함하는 전자 소자
ES2597477A1 (es) * 2015-06-18 2017-01-18 Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Csic) Deposición de capas de grafeno mediante deposición química en fase vapor asistida por plasma

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008522020A (ja) 2004-11-25 2008-06-26 株式会社豊田中央研究所 非晶質炭素膜、その形成方法、および非晶質炭素膜を備えた高耐摩耗摺動部材
JP2010229022A (ja) 2009-03-25 2010-10-14 Commissariat A L'energie Atomique & Aux Energies Alternatives グラフェン製造法
JP2013513544A (ja) 2009-12-15 2013-04-22 ガーディアン・インダストリーズ・コーポレーション 基材へのグラフェンの広範囲析出およびそれを含む製品
JP2013249530A (ja) 2012-06-04 2013-12-12 National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology グラフェンの製造方法及びグラフェン
JP2016534508A (ja) 2013-08-13 2016-11-04 メディカル リサーチ カウンシル グラフェン改変
WO2015149116A1 (en) 2014-04-04 2015-10-08 Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation Graphene process and product
WO2017029470A1 (en) 2015-08-14 2017-02-23 Simon Charles Stewart Thomas A method of producing a two-dimensional material

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LEE, Jae-Hyun et al.，Wafer-Scale Growth of Single-Crystal Monolayer Graphene on Reusable Hydrogen-Terminated Germanium，SCIENCE，2014年，Vol. 344，pp. 286-289
WANG, S. M. et al.，Synthesis of graphene on a polycrystalline Co film by radio-frequency plasma-enhanced chemical vapour deposition，Journal of Physics D，2010年，Vol. 43，pp. 1-6
尾白 佳大ら，光電子制御プラズマCVDによる多層グラフェンの結晶性と電気特性：H2とArキャリアガスの比較，表面科学，2014年，Vol. 35, No.8，pp. 420-425

Also Published As

Publication number Publication date
CN109837524B (zh) 2023-03-31
JP2019099457A (ja) 2019-06-24
CN109837524A (zh) 2019-06-04
US20220048773A1 (en) 2022-02-17
KR102592698B1 (ko) 2023-10-24
KR20190063369A (ko) 2019-06-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI761636B (zh) 電漿增強型原子層沉積製程及沉積碳氧化矽薄膜的方法
US11180373B2 (en) Nanocrystalline graphene and method of forming nanocrystalline graphene
US10850985B2 (en) Method of forming nanocrystalline graphene, and device including nanocrystalline graphene
JP5184357B2 (ja) バナジウム酸化物薄膜の製造方法
JP6116849B2 (ja) 金属／金属窒化物基板上に貴金属を選択的に堆積させるための方法
JP7321623B2 (ja) ナノ結晶質グラフェン、及びナノ結晶質グラフェンの形成方法
US11572278B2 (en) Method of forming graphene
KR20200037638A (ko) 그래핀의 형성방법
US20150167148A1 (en) Method for Synthesis of Uniform Bi-Layer and Few-Layer Hexagonal Boron Nitride Dielectric Films
TWI718800B (zh) 鑽石成核方法及使用其形成的結構
KR20200128975A (ko) 그래핀의 형성방법
US20210210346A1 (en) Graphene structure and method of forming the graphene structure
JP2020503675A (ja) 半導体製造用部品、複合体コーティング層を含む半導体製造用部品及びその製造方法
JP2017210685A (ja) 炭化金属薄膜の蒸着方法
US20210163296A1 (en) Method of forming graphene
KR102177472B1 (ko) 그래핀 옥사이드 증착용 소스 및 이를 이용한 그래핀 옥사이드 박막 형성 방법
WO2008035468A1 (fr) FILM DE NANODIAMANT MINCE AYANT UNE CONDUCTIVITÉ DU TYPE n ET PROCÉDÉ DE FABRICATION DE CELUI-CI
CN115196622A (zh) 纳米晶石墨烯和形成纳米晶石墨烯的方法
EP3910664A1 (en) Conductive structure and method of controlling work function of metal
Song et al. Hydrogen-plasma-assisted hybrid atomic layer deposition of Ir thin film as novel Cu diffusion barrier
CN112647059B (zh) 一种利用原子层沉积技术快速生长NixC薄膜的方法
KR102580742B1 (ko) 박막 결정 특성 제어를 위한 전구체 주입 및 퍼지 단계를 갖는 원자층 증착법
JP6797068B2 (ja) 原子層堆積法による炭化チタン含有薄膜の製造方法
Kim et al. Atomic layer deposition of HfO2 onto Si using Hf (NMe2) 4
Lo Nigro et al. Comparison between Single Al2O3 or HfO2 Single Dielectric Layers and their Nanolaminated Systems

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20211115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20221223

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20230323

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230626

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230720

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7321623

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150