KR101920720B1 - Method of transferring graphene and method of manufacturing device using the same - Google Patents

Method of transferring graphene and method of manufacturing device using the same Download PDF

Info

Publication number
KR101920720B1
KR101920720B1 KR1020120155320A KR20120155320A KR101920720B1 KR 101920720 B1 KR101920720 B1 KR 101920720B1 KR 1020120155320 A KR1020120155320 A KR 1020120155320A KR 20120155320 A KR20120155320 A KR 20120155320A KR 101920720 B1 KR101920720 B1 KR 101920720B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
thin film
graphene
forming
graphene layer
Prior art date
Application number
KR1020120155320A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20140085113A (en
Inventor
최재영
이재현
황동목
Original Assignee
삼성전자주식회사
성균관대학교 산학협력단
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 삼성전자주식회사, 성균관대학교 산학협력단 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020120155320A priority Critical patent/KR101920720B1/en
Publication of KR20140085113A publication Critical patent/KR20140085113A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101920720B1 publication Critical patent/KR101920720B1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. 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 System
    • H01L29/1606—Graphene
    • 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

Abstract

그래핀 전사 방법 및 이를 이용한 소자의 제조방법에 관해 개시되어 있다. 개시된 그래핀 전사 방법은 비금속 촉매(예컨대, 반도체 촉매)를 포함하는 기판 상에 그래핀층을 형성하는 단계, 상기 그래핀층 상에 박막을 형성하는 단계 및 상기 기판으로부터 상기 그래핀층과 상기 박막의 적층 구조물을 분리하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 비금속 촉매(예컨대, 반도체 촉매)는 Ge 및 SiGe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 박막은 무기물 박막일 수 있고, 단층 또는 다층 구조로 형성할 수 있다. 상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계는 물리적 박리 공정으로 수행할 수 있다. 상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계 전, 상기 박막 상에 유기막을 형성하는 단계를 더 수행할 수 있다. A graphene transfer method and a method of manufacturing a device using the same. The disclosed graphene transfer method includes the steps of forming a graphene layer on a substrate including a non-metallic catalyst (for example, a semiconductor catalyst), forming a thin film on the graphene layer, and stacking the graphene layer and the thin film As shown in FIG. The non-metallic catalyst (e.g., the semiconductor catalyst) may include at least one of Ge and SiGe. The thin film may be an inorganic thin film, and may be formed as a single layer or a multilayer structure. The step of separating the laminated structure from the substrate may be performed by a physical stripping process. And forming an organic film on the thin film before separating the laminated structure from the substrate.

Description

그래핀 전사 방법 및 이를 이용한 소자의 제조방법{Method of transferring graphene and method of manufacturing device using the same}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a graphene transfer method and a device manufacturing method using the same,

그래핀을 전사하는 방법 및 이를 이용한 소자의 제조방법에 관한 것이다. To a method of transferring graphene and a method of manufacturing a device using the same.

그래핀(graphene)은 탄소 원자들로 이루어진 육방정계(hexagonal) 단층 구조물로서, 구조적/화학적으로 안정하고, 전기적/물리적으로 우수한 특성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 그래핀은 실리콘(Si) 보다 100배 이상 빠른 전하 이동도(∼2×105㎠/Vs)를 갖고, 구리(Cu)보다 100배 이상 큰 전류 밀도(약 108A/㎠)를 갖는다. 또한 그래핀은 투광성을 갖고, 실온에서 양자 특성을 나타낼 수 있다. 이러한 그래핀은 기존 소자의 한계를 극복할 수 있는 차세대 소재로 주목받고 있다. Graphene is a hexagonal monolayer structure of carbon atoms that is structurally / chemically stable and can exhibit excellent electrical / physical properties. For example, graphene has a charge mobility (~ 2 x 10 5 cm 2 / Vs) that is 100 times faster than silicon (Si) and has a current density (about 10 8 A / cm 2 ). Also, graphene has translucency and can exhibit quantum properties at room temperature. Such graphene is attracting attention as a next generation material that can overcome the limitation of existing devices.

그러나 그래핀 형성 공정상의 제약으로 인해, 그래핀을 적용한 전자 소자의 제조는 현실적으로 용이하지 않다. 현재의 기술로는 절연 박막 위에 양질의 그래핀을 성장시키는 것이 어렵기 때문에, 전이금속을 촉매로 이용해서 그래핀을 형성한 후, 이를 다른 기판으로 전이(transfer) 시켜 소자를 제조하는 것이 일반적이다. 그런데 이와 같이 그래핀을 전이하는 과정에서 결함이 발생하거나 오염 물질에 노출될 수 있으며, 그래핀의 취급(handling)이 용이하지 않은 문제가 있다. 특히, 촉매로 사용하는 전이금속은 깨끗이 제거하기 어렵고, 소자의 물성 변화를 일으키는 치명적인 오염원이 될 수 있다. 이와 같은 이유로, 그래핀을 적용한 소자의 구현에 제약이 따른다. However, due to the limitation in the graphene forming process, the production of an electronic device using graphene is not practically easy. Since it is difficult to grow high-quality graphene on an insulating thin film with current technology, it is general to form a graphene using a transition metal as a catalyst, and then transfer the graphene to another substrate to manufacture a device . However, defects may be generated or exposed to contaminants in the process of transferring graphenes, and handling of graphene is not easy. In particular, the transition metal used as a catalyst is difficult to remove cleanly and can become a fatal source causing changes in the physical properties of the device. For this reason, there are restrictions on the implementation of devices using graphene.

그래핀의 오염 및 손상을 방지(또는 최소화)할 수 있는 그래핀 전사(전이) 방법 및 이를 적용한 소자(ex, 트랜지스터)의 제조방법을 제공한다. A graphene transfer (transfer) method capable of preventing (or minimizing) contamination and damage of graphene, and a method of manufacturing a device (ex, transistor) using the same.

반도체 촉매를 이용한 그래핀 전사 방법 및 이를 적용한 소자(ex, 트랜지스터)의 제조방법을 제공한다. A graphene transfer method using a semiconductor catalyst and a method of manufacturing a device (ex, transistor) using the same are provided.

본 발명의 일 측면(aspect)에 따르면, 반도체 촉매를 포함하는 기판 상에 그래핀층을 직접 형성하는 단계; 상기 그래핀층 상에 박막을 형성하는 단계; 및 상기 기판으로부터 상기 그래핀층과 상기 박막의 적층 구조물을 분리하는 단계;를 포함하는 그래핀 전사 방법이 제공된다. According to an aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: directly forming a graphene layer on a substrate including a semiconductor catalyst; Forming a thin film on the graphene layer; And separating the layered structure of the thin film from the graphene layer from the substrate.

상기 반도체 촉매는 Ge 및 SiGe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The semiconductor catalyst may include at least one of Ge and SiGe.

상기 기판은 Ge 기판 또는 SiGe 기판일 수 있다. The substrate may be a Ge substrate or a SiGe substrate.

상기 그래핀층은 CVD(chemical vapor deposition) 방법으로 형성할 수 있다. The graphene layer may be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method.

상기 박막은 무기물 박막일 수 있다. The thin film may be an inorganic thin film.

상기 박막은 단층 또는 다층 구조로 형성할 수 있다. The thin film may be formed as a single layer or a multilayer structure.

상기 박막을 형성하는 단계는 상기 그래핀층 상에 제1 박막을 형성하는 단계; 및 상기 제1 박막 상에 제2 박막을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. Wherein the forming of the thin film comprises: forming a first thin film on the graphene layer; And forming a second thin film on the first thin film.

상기 제1 박막은, 예컨대, 절연막일 수 있다. The first thin film may be, for example, an insulating film.

상기 제2 박막은, 예컨대, 도전막일 수 있다. The second thin film may be, for example, a conductive film.

상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계는 무용액 방식의 물리적 박리 공정으로 수행할 수 있다. The step of separating the laminated structure from the substrate may be carried out by a non-solution type physical separation process.

상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계 전, 상기 박막 상에 유기막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming an organic layer on the thin film before separating the multilayer structure from the substrate.

상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계 전, 상기 박막 상에 제2 기판을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming a second substrate on the thin film before separating the laminated structure from the substrate.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 반도체 촉매를 포함하는 기판 상에 그래핀층을 직접 형성하는 단계; 상기 그래핀층 상에 박막을 형성하는 단계; 상기 기판으로부터 상기 그래핀층과 상기 박막의 적층 구조물을 분리하는 단계; 및 상기 박막 상에 상기 그래핀층을 포함하는 소자를 구성하는 단계;를 포함하는 그래핀 적용 소자의 제조방법이 제공된다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: directly forming a graphene layer on a substrate including a semiconductor catalyst; Forming a thin film on the graphene layer; Separating the stacked structure of the thin film from the graphene layer from the substrate; And forming a device including the graphene layer on the thin film.

상기 반도체 촉매는 Ge 및 SiGe 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The semiconductor catalyst may include at least one of Ge and SiGe.

상기 기판은 Ge 기판 또는 SiGe 기판일 수 있다. The substrate may be a Ge substrate or a SiGe substrate.

상기 그래핀층은 CVD(chemical vapor deposition) 방법으로 형성할 수 있다. The graphene layer may be formed by a chemical vapor deposition (CVD) method.

상기 박막은 무기물 박막일 수 있다. The thin film may be an inorganic thin film.

상기 박막은 단층 또는 다층 구조로 형성할 수 있다. The thin film may be formed as a single layer or a multilayer structure.

상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계는 무용액 방식의 물리적 박리 공정으로 수행할 수 있다. The step of separating the laminated structure from the substrate may be carried out by a non-solution type physical separation process.

상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계 전, 상기 박막 상에 유기막을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming an organic layer on the thin film before separating the multilayer structure from the substrate.

상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계 전, 상기 박막 상에 제2 기판을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. The method may further include forming a second substrate on the thin film before separating the laminated structure from the substrate.

상기 그래핀 적용 소자는 트랜지스터일 수 있다. The graphene device may be a transistor.

상기 박막을 형성하는 단계는 상기 그래핀층 상에 게이트절연막을 형성하는 단계; 및 상기 게이트절연막 상에 게이트도전막을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다. Wherein the forming of the thin film comprises: forming a gate insulating film on the graphene layer; And forming a gate conductive film on the gate insulating film.

상기 박막을 형성하는 단계는 상기 게이트도전막을 패터닝하는 단계; 및 상기 게이트절연막 상에 상기 패터닝된 게이트도전막을 덮는 절연막을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다. Wherein the forming of the thin film comprises: patterning the gate conductive film; And forming an insulating film covering the patterned gate conductive film on the gate insulating film.

상기 소자를 구성하는 단계는 상기 박막 상에 상기 그래핀층에 전기적으로 연결된 소오스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. The step of forming the device may include forming a source electrode and a drain electrode electrically connected to the graphene layer on the thin film.

그래핀의 오염 및 손상을 방지(또는 최소화) 하면서 그래핀을 용이하게 전사할 수 있다. 그래핀 전사 과정을 단순화할 수 있다. It is possible to easily transfer the graphene while preventing (or minimizing) contamination and damage of the graphene. The graphene transfer process can be simplified.

본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 이용하면, 우수한 성능을 갖는 그래핀 소자(ex, 트랜지스터 등)를 제조할 수 있다. By using the graphene transfer method according to the embodiment of the present invention, a graphene element (ex, transistor, etc.) having excellent performance can be manufactured.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 보여주는 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 보여주는 단면도이다.
도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 적용한 소자의 제조방법을 보여주는 단면도이다.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 적용한 소자의 제조방법을 보여주는 단면도이다. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a graphene transfer method according to an embodiment of the present invention.
2A and 2B are cross-sectional views illustrating a graphene transfer method according to another embodiment of the present invention.
3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a device to which a graphene transfer method according to an embodiment of the present invention is applied.
4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a device to which a graphene transfer method according to another embodiment of the present invention is applied.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전사 방법 및 이를 이용한 소자의 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 상세한 설명 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다. Hereinafter, a graphene transfer method according to an embodiment of the present invention and a method of manufacturing an element using the same will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The widths and thicknesses of the layers or regions illustrated in the accompanying drawings are exaggeratedly shown for clarity of the description. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 보여주는 단면도이다. 1A to 1D are cross-sectional views illustrating a graphene transfer method according to an embodiment of the present invention.

도 1a를 참조하면, 반도체 촉매를 포함하는 기판(100) 상에 그래핀층(110)을 형성할 수 있다. 기판(100)의 상기 반도체 촉매는 게르마늄(Ge)을 포함할 수 있다. 상기 반도체 촉매는 게르마늄(Ge)이거나 실리콘 게르마늄(SiGe)일 수 있다. 예컨대, 기판(100)은 Ge 기판이거나 SiGe 기판일 수 있다. Referring to FIG. 1A, a graphene layer 110 may be formed on a substrate 100 including a semiconductor catalyst. The semiconductor catalyst of the substrate 100 may comprise germanium (Ge). The semiconductor catalyst may be germanium (Ge) or silicon germanium (SiGe). For example, the substrate 100 may be a Ge substrate or a SiGe substrate.

기판(100)이 상기 반도체 촉매를 포함하기 때문에, 기판(100) 상에 그래핀층(110)을 직접 형성할 수 있다. 즉, 기판(100) 상에 그래핀층(110)을 직접 성장시킬 수 있다. 그래핀층(110)은 CVD(chemical vapor deposition) 방법으로 성장(형성)시킬 수 있다. 그래핀층(110)을 형성하기 위해, 기판(100)이 구비된 챔버(미도시) 내에 탄소 함유 가스를 주입할 수 있다. 상기 탄소 함유 가스로는, 예컨대, CH4, C2H2, C2H4, CO 등을 사용할 수 있다. 그래핀층(110)의 형성시, 기판(100)의 온도는 200∼1100℃ 정도일 수 있고, 챔버의 압력은 0.1∼760 torr 정도일 수 있다. 게르마늄(Ge)과 탄소(C)의 공융 온도(eutectic temperature)는 937℃ 정도로 비교적 높고, 게르마늄(Ge) 내 탄소(C)의 고용 한계는 108 atom/㎤ 정도로 낮다. 게르마늄(Ge)에 대한 탄소(C)의 용해도는 그래핀의 통상적인 증착 온도인 700∼850℃ 정도에서 매우 낮을 수 있다. 따라서, 기판(100)이 게르마늄(Ge)으로 구성되거나 게르마늄(Ge)을 포함하는 경우, 기판(100) 상에 그래핀층(110)을 직접 형성할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에서는 종래의 금속 촉매(즉, Cu, Ni, Co, Pt, Ru 등의 전이금속 촉매)를 사용하지 않기 때문에, 금속 촉매로 인한 그래핀층(110)의 오염 및 소자의 물성/특성 변화를 원천적으로 방지할 수 있다. Since the substrate 100 includes the semiconductor catalyst, the graphene layer 110 can be directly formed on the substrate 100. That is, the graphene layer 110 can be directly grown on the substrate 100. The graphene layer 110 can be grown (formed) by a CVD (chemical vapor deposition) method. In order to form the graphene layer 110, a carbon-containing gas may be injected into a chamber (not shown) provided with the substrate 100. As the carbon-containing gas, for example, CH 4 , C 2 H 2 , C 2 H 4 , CO and the like can be used. In forming the graphene layer 110, the temperature of the substrate 100 may be about 200 to 1100 DEG C, and the pressure of the chamber may be about 0.1 to 760 torr. The eutectic temperature of germanium (Ge) and carbon (C) is relatively high at about 937 ° C and the solubility limit of carbon (C) in germanium (Ge) is as low as 10 8 atom / cm 3. The solubility of carbon (C) to germanium (Ge) can be very low at about 700-850 ° C, which is the normal deposition temperature of graphene. Accordingly, when the substrate 100 is composed of germanium (Ge) or contains germanium (Ge), the graphene layer 110 can be directly formed on the substrate 100. Since the conventional metal catalysts (i.e., transition metal catalysts such as Cu, Ni, Co, Pt, and Ru) are not used in the embodiment of the present invention, contamination of the graphene layer 110 due to the metal catalyst, / Characteristics change can be prevented at the source.

위와 같은 방법으로 형성되는 그래핀층(110)은 1∼10층(또는, 1∼5층) 정도의 그래핀을 포함할 수 있다. 즉, 그래핀층(110)은 단일 그래핀으로 구성되거나, 약 10층(또는, 약 5층) 이내의 복수의 그래핀이 적층된 구조를 가질 수 있다. 약 10층 이내의 수 층(few layers)의 그래핀이 적층된 경우라도, 그래핀의 고유한 물성이 유지될 수 있다. The graphene layer 110 formed by the above method may include about 1 to 10 layers (or 1 to 5 layers) of graphene. That is, the graphene layer 110 may be composed of a single graphene, or may have a structure in which a plurality of graphenes within about ten layers (or about five layers) are stacked. Even if several layers of graphene of about 10 layers or less are laminated, the intrinsic physical properties of graphene can be maintained.

도 1b를 참조하면, 그래핀층(110) 상에 소정의 박막(이하, 제1 박막)(120)을 형성할 수 있다. 제1 박막(120)은 CVD(chemical vapor deposition), ALD(atomic layer deposition), PVD(physical vapor deposition) 등 다양한 방법으로 형성할 수 있다. 또한, 제1 박막(120)은 절연막이나 도전막 또는 반도체막으로 형성할 수 있다. 그래핀층(110)이 반도체 또는 도전체의 특성을 가질 수 있으므로, 제1 박막(120)은 그래핀층(110)과 다른 물성의 물질막, 예컨대, 절연막으로 형성할 수 있다. 그러나, 경우에 따라서, 제1 박막(120)은 도전막이나 반도체막으로 형성할 수도 있다. 또한, 제1 박막(120)은 무기물 박막일 수 있다. Referring to FIG. 1B, a predetermined thin film (hereinafter referred to as a first thin film) 120 may be formed on the graphene layer 110. The first thin film 120 may be formed by various methods such as chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD), and physical vapor deposition (PVD). The first thin film 120 may be formed of an insulating film, a conductive film, or a semiconductor film. Since the graphene layer 110 may have the characteristics of a semiconductor or a conductive material, the first thin film 120 may be formed of a material film having a physical property different from that of the graphene film 110, for example, an insulating film. However, depending on the case, the first thin film 120 may be formed of a conductive film or a semiconductor film. Further, the first thin film 120 may be an inorganic thin film.

기판(100)이 금속 기판이 아닌 반도체 기판(Ge 기판 또는 SiGe 기판)이기 때문에, 그래핀층(110) 상에 다양한 물성의 제1 박막(120)을 용이하게 형성할 수 있다. 만약, 기판(100)이 금속 기판인 경우, 제1 박막(120)의 형성을 위해 사용하는 가스(예컨대, Si 함유 가스)와 기판(100)이 쉽게 반응하여 기판(100)의 금속이 합금(alloy)으로 변화되면서, 기판(100)의 강도 및 물성이 크게 열화될 수 있다. 그러나 본 발명의 실시예에서는 반도체 물질(Ge 또는 SiGe 등)로 구성된 기판(100)을 사용하기 때문에, 제1 박막(120)의 형성 시, 기판(100)의 물성 및 강도가 거의 변화되지 않을 수 있다. 따라서, 다양한 제1 박막(120)(무기물 박막)을 용이하게 형성할 수 있다. Since the substrate 100 is a semiconductor substrate (Ge substrate or SiGe substrate) rather than a metal substrate, the first thin film 120 having various physical properties can be easily formed on the graphene layer 110. If the substrate 100 is a metal substrate, a gas (for example, a Si-containing gas) used for forming the first thin film 120 easily reacts with the substrate 100, alloy, the strength and physical properties of the substrate 100 may be greatly deteriorated. However, since the substrate 100 made of a semiconductor material (such as Ge or SiGe) is used in the embodiment of the present invention, when the first thin film 120 is formed, the physical properties and strength of the substrate 100 are hardly changed have. Accordingly, various first thin films 120 (thin inorganic films) can be easily formed.

도 1c를 참조하면, 제1 박막(120) 상에 제2 박막(130)을 더 형성할 수 있다. 제2 박막(130)은 필요에 따라 형성할 수 있지만, 형성하지 않을 수도 있다. 제2 박막(130)은, 제1 박막(120)과 유사하게, CVD, ALD, PVD 등 다양한 방법으로 형성할 수 있고, 도전막이나 절연막 또는 반도체막으로 형성할 수 있다. 또한, 제2 박막(130)은 무기물 박막일 수 있다. 제2 박막(130)은 제1 박막(120)과 다른 물성을 갖는 물질막일 수 있다. 제1 박막(120)이 절연막인 경우, 제2 박막(130)은 도전막이나 반도체막일 수 있다. 만약, 그래핀층(110)을 트랜지스터의 '채널층'으로 사용하는 경우, 제2 박막(130)은 도전막으로 형성하여 '게이트전극'으로 사용할 수 있다. 그러나 이는 예시적인 것이고, 제2 박막(130)의 물질 및 형성 여부는 달라질 수 있다. 필요에 따라서는, 제2 박막(130) 상에 적어도 하나의 추가적인 물질막(미도시)을 더 형성할 수도 있다. 그리고, 여기서는 제1 및 제2 박막(120, 130)에 대하여 '박막(thin film)'이라는 용어를 사용하였지만, 이는 이들이 가질 수 있는 두께 범위를 특정 범위로 한정하는 것이 아니고, 두께 범위의 한정과는 무관한 용어로 여겨져야 한다. Referring to FIG. 1C, a second thin film 130 may be further formed on the first thin film 120. FIG. The second thin film 130 may be formed as needed, but may not be formed. Similar to the first thin film 120, the second thin film 130 can be formed by various methods such as CVD, ALD, PVD, and can be formed of a conductive film, an insulating film, or a semiconductor film. Also, the second thin film 130 may be an inorganic thin film. The second thin film 130 may be a material film having properties different from those of the first thin film 120. When the first thin film 120 is an insulating film, the second thin film 130 may be a conductive film or a semiconductor film. If the graphene layer 110 is used as a 'channel layer' of a transistor, the second thin film 130 may be formed of a conductive film and used as a 'gate electrode'. However, this is an example, and the material and the formation of the second thin film 130 may be different. If desired, at least one additional material film (not shown) may be further formed on the second thin film 130. Here, the term 'thin film' is used for the first and second thin films 120 and 130, but the thickness range that the first and second thin films 120 and 130 can have is not limited to a specific range, Should be regarded as irrelevant terms.

도 1d를 참조하면, 기판(100)으로부터 그래핀층(110)과 제1 및 제2 박막(120, 130)의 '적층 구조물'을 분리할 수 있다. 기판(100)과 그래핀층(110)은 약한 결합력을 가지고 결합된 상태이기 때문에, 기판(100)으로부터 그래핀층(110)을 물리적으로 용이하게 분리할 수 있다. 보다 구체적으로 설명하면, 기판(100)과 그래핀층(110)은 비교적 약한 반데르 발스 력(van der Waals force)으로 결합된 상태이기 때문에, 기판(100)을 고정한 상태에서 그래핀층(110)과 제1 및 제2 박막(120, 130)의 적층 구조물을 기판(100)으로부터 멀어지는 방향으로 당겨주면, 기판(100)과 그래핀층(110)이 쉽게 분리될 수 있다. 이러한 분리 공정은 용액을 사용하지 않는 '무용액 방식'의 물리적 분리 공정(물리적 박리 공정)이라고 할 수 있고, 간단하고 용이하게 수행될 수 있다. Referring to FIG. 1D, the 'stacked structure' of the graphene layer 110 and the first and second thin films 120 and 130 can be separated from the substrate 100. Since the substrate 100 and the graphene layer 110 are coupled with a weak bonding force, the graphene layer 110 can be physically separated from the substrate 100 easily. More specifically, since the substrate 100 and the graphene layer 110 are bonded to each other with a relatively weak van der Waals force, the graphene layer 110 and The substrate 100 and the graphene layer 110 can be easily separated by pulling the laminated structure of the first and second thin films 120 and 130 away from the substrate 100. [ This separation process can be referred to as a " no-solution type " physical separation process (physical separation process) without using a solution, and can be performed simply and easily.

도 1a 내지 도 1d의 공정을 통해, 그래핀층(110)이 기판(100)으로부터 박막(120, 130)으로 전사(transfer)된 것으로 볼 수 있다. 이러한 전사 공정은 기판(100)으로부터 그래핀층(110)을 박막(120, 130)으로 직접 전사하는 공정(즉, 직접 전사 공정)이라고 할 수 있다. It can be seen that the graphene layer 110 is transferred from the substrate 100 to the thin films 120 and 130 through the processes of FIGS. 1A to 1D. This transfer process can be said to be a process of directly transferring the graphene layer 110 from the substrate 100 to the thin films 120 and 130 (i.e., a direct transfer process).

종래의 그래핀 전사 공정에 따르면, 제1 기판에 금속 촉매층을 형성한 후, 상기 금속 촉매층 상에 그래핀층을 성장하고, 상기 그래핀층 상에 폴리머층(핸들링 기판)을 형성한 다음, 상기 금속 촉매층을 화학적으로 식각함으로써, 상기 제1 기판으로부터 상기 그래핀층을 분리한다. 그 다음, 상기 폴리머층에 구비된 그래핀층을 제2 기판에 부착한 후, 상기 폴리머층을 식각 용액으로 제거한다. 그 결과, 상기 제2 기판에 구비된 그래핀층을 얻을 수 있다. 종래에는 이러한 과정을 통해, 제1 기판에 형성된 그래핀층을 제2 기판으로 전사하였다. 그러나, 이 경우, 그래핀층으로부터 금속 촉매층을 완전히 제거하기가 어렵기 때문에, 금속 촉매층으로 인해 그래핀층이 오염되고, 이를 포함하는 소자의 물성/특성이 열화될 수 있다. 또한, 폴리머층의 제거시 사용하는 식각 용액 및 폴리머층의 잔류물 등에 의해 그래핀층이 손상되거나 오염될 수 있다. 또한, 종래의 방법에서는 그래핀층을 핸들링 기판(즉, 상기 폴리머층)으로 옮긴 후에, 이를 다시 제2 기판으로 옮기기 때문에, 그래핀층의 취급(handling)이 용이하지 않고, 그래핀층이 찢어지거나 주름 등의 결함이 발생할 가능성이 크다. According to the conventional graphene transfer process, after a metal catalyst layer is formed on a first substrate, a graphene layer is grown on the metal catalyst layer, a polymer layer (handling substrate) is formed on the graphene layer, Is chemically etched to separate the graphene layer from the first substrate. Next, the graphene layer provided on the polymer layer is attached to the second substrate, and then the polymer layer is removed with an etching solution. As a result, a graphene layer provided on the second substrate can be obtained. Conventionally, through this process, the graphene layer formed on the first substrate was transferred to the second substrate. However, in this case, since it is difficult to completely remove the metal catalyst layer from the graphene layer, the metal catalyst layer may contaminate the graphene layer and deteriorate the physical properties / characteristics of the device including the graphene layer. Further, the graphene layer may be damaged or contaminated by the etching solution used in removing the polymer layer and the residue of the polymer layer. Further, in the conventional method, since the graphene layer is transferred to the handling substrate (that is, the polymer layer) and then transferred to the second substrate, handling of the graphene layer is not easy and the graphene layer is torn, Is likely to occur.

그러나 본 발명의 실시예에 따르면, 기판(100) 상에 그래핀층(110)을 직접 형성할 수 있고, 그래핀층(110) 상에 박막(120, 130)(무기물 박막)을 형성할 수 있으며, 기판(100)과 그래핀층(110)을 용이하게 분리할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시예에서는 핸들링 기판(폴리머층)을 사용하지 않고, 기판(100)의 그래핀층(110)을 박막(120, 130)으로 직접 전사하기 때문에, 종래의 2단계 전사 공정에 비해, 그래핀층(110)이 손상되거나 오염될 가능성이 낮아진다. 또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 금속 촉매층을 사용하지 않기 때문에, 금속 촉매층의 잔류로 인한 문제점(즉, 그래핀 오염 및 소자의 물성 열화)을 원천적으로 방지할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 실시예에서는 '무용액 공정'으로 그래핀층(110)을 기판(100)으로부터 물리적으로 분리하고, 폴리머층의 형성 및 제거 공정 등이 없기 때문에, 이와 관련해서도 그래핀층(110)의 손상 및 오염 문제를 크게 줄일 수 있고, 공정이 상당히 단순화될 수 있다. 따라서, 본 발명이 실시예에 따르면, 그래핀의 오염 및 손상을 방지(또는 최소화)하면서, 그래핀을 용이하게 전사(직접 전사)할 수 있다. However, according to the embodiment of the present invention, the graphene layer 110 can be directly formed on the substrate 100, the thin films 120 and 130 (inorganic thin film) can be formed on the graphene layer 110, The substrate 100 and the graphene layer 110 can be easily separated from each other. In this embodiment of the present invention, since the graphene layer 110 of the substrate 100 is directly transferred to the thin films 120 and 130 without using a handling substrate (polymer layer), as compared with the conventional two- The possibility that the graphene layer 110 is damaged or contaminated is reduced. Further, according to the embodiment of the present invention, since the metal catalyst layer is not used, it is possible to prevent the problem caused by the residual of the metal catalyst layer (that is, the graphene contamination and the deterioration of the physical properties of the device). In addition, since the graphene layer 110 is physically separated from the substrate 100 by the 'no-solution process' and there is no process of forming or removing the polymer layer, the graphene layer 110 ) Can be greatly reduced, and the process can be significantly simplified. Therefore, according to the embodiment of the present invention, it is possible to easily transfer (direct transfer) graphene while preventing (or minimizing) contamination and damage of graphene.

또한, 본 발명의 실시예에서는 그래핀층(110) 상에, 필요에 따라, 다양한 박막을 용이하게 적층할 수 있기 때문에, 다양한 구조의 소자를 제조하는데 유리할 수 있다. 그리고, 기판(100)으로부터 분리한 그래핀층(110)은, 필요에 따라, 다른 기판으로 다시 전사하여 사용할 수도 있다. Further, in the embodiment of the present invention, since various thin films can be easily laminated on the graphene layer 110, if necessary, it can be advantageous to manufacture elements having various structures. The graphene layer 110 separated from the substrate 100 may be transferred again to another substrate if necessary.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 도 1b 또는 도 1c의 단계에서 박막(120 또는 130) 상에 '유기막'을 더 형성할 수 있다. 상기 유기막을 더 형성한 후에, 기판(100)으로부터 그래핀층(110)을 분리할 수 있다. 이러한 변형예에 대해서는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 보다 구체적으로 설명한다. According to another embodiment of the present invention, an organic film may be further formed on the thin film 120 or 130 in the step of FIG. 1B or 1C. After the organic film is further formed, the graphene layer 110 can be separated from the substrate 100. These modified examples will be described in more detail with reference to FIGS. 2A and 2B.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 보여주는 단면도이다. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating a graphene transfer method according to another embodiment of the present invention.

도 2a를 참조하면, 도 1c의 구조를 형성한 후, 제2 박막(130) 상에 소정의 유기막(140)을 더 형성할 수 있다. 유기막(140)은 플라스틱 재질로 형성할 수 있다. 즉, 유기막(140)은 플라스틱 물질층일 수 있다. 유기막(140)은 플렉서블(flexible) 할 수 있고, 제2 박막(130)에 대해 접착력을 가질 수 있다. 이러한 유기막(140)을 제2 박막(130)에 부착함으로써, 후속하는 분리 공정, 즉, 그래핀층(110)과 기판(100)의 분리 공정이 더욱 용이해질 수 있다. Referring to FIG. 2A, after the structure of FIG. 1C is formed, a predetermined organic film 140 may be further formed on the second thin film 130. FIG. The organic film 140 may be formed of a plastic material. That is, the organic film 140 may be a plastic material layer. The organic film 140 may be flexible and have an adhesive force with respect to the second thin film 130. By attaching the organic film 140 to the second thin film 130, a subsequent separation process, that is, a separation process of the graphene layer 110 and the substrate 100, can be further facilitated.

도 2b를 참조하면, 그래핀층(110)과 박막(120, 130) 및 유기막(140)의 적층 구조물을 기판(100)으로부터 분리할 수 있다. 앞서 설명한 바와 같이, 그래핀층(110)과 기판(100)은 비교적 약한 결합 상태(예컨대, 반데르 발스 력으로 결합된 상태)를 갖기 때문에, 기판(100)으로부터 그래핀층(110)을 물리적으로 용이하게 분리할 수 있다. 본 실시예에서와 같이, 제2 박막(130) 상에 유기막(140)을 형성한 경우, 박막(120, 130)과 유기막(140)의 적층 구조물은 비교적 큰 두께를 가질 수 있으므로, 분리 공정이 용이해질 수 있다. Referring to FIG. 2B, the stacked structure of the graphene layer 110, the thin films 120 and 130, and the organic film 140 may be separated from the substrate 100. As described above, since the graphene layer 110 and the substrate 100 have a relatively weak bonding state (for example, a state of bonding with van der Waals force), the graphene layer 110 can be physically easily . When the organic film 140 is formed on the second thin film 130 as in the present embodiment, the stacked structure of the thin films 120 and 130 and the organic film 140 can have a relatively large thickness, The process can be facilitated.

본 실시예에서 유기막(140)은 일종의 기판(제2 기판)이라고 볼 수 있다. 이런 점에서, 유기막(140)은 '유기물 기판' 또는 '플라스틱 기판'이라고 할 수 있다. 따라서, 본 실시예에서는 그래핀층(110)이 기판(100)으로부터 유기물 기판 또는 플라스틱 기판으로 전사된 것으로 볼 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않고, 필요에 따라, 유기막(140)의 물질을 변화시킬 수도 있다. 즉, 유기막(140) 대신에 '무기막' 또는 '무기물 기판'을 사용할 수도 있다. In this embodiment, the organic film 140 can be regarded as a kind of substrate (second substrate). In this regard, the organic film 140 may be referred to as an 'organic substrate' or a 'plastic substrate'. Therefore, in this embodiment, it can be seen that the graphene layer 110 is transferred from the substrate 100 to the organic substrate or the plastic substrate. However, the present invention is not limited to this, and the material of the organic film 140 may be changed if necessary. That is, an inorganic film or an inorganic substrate may be used instead of the organic film 140.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 적용한 소자의 제조방법을 보여주는 단면도이다. 본 실시예는 그래핀층을 채널층으로 포함하는 트랜지스터의 제조방법을 보여준다. 3A to 3C are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a device to which a graphene transfer method according to an embodiment of the present invention is applied. This embodiment shows a method of manufacturing a transistor including a graphene layer as a channel layer.

도 3a를 참조하면, 도 2a 및 도 2b의 방법을 이용해서 유기막(140) 상에 제2 박막(130), 제1 박막(120) 및 그래핀층(110)이 구비된 구조물을 얻을 수 있다. 도 3a의 구조는 도 2b에서 기판(100)으로부터 분리된 적층 구조물, 즉, 그래핀층(110), 제1 박막(120), 제2 박막(130) 및 유기막(140)의 적층 구조물을 위·아래로 뒤집은 구조라고 할 수 있다. 도 3a에서 제1 박막(120)은 절연막일 수 있고, 제2 박막(130)은 도전막일 수 있다. 제1 박막(120)은 게이트절연막일 수 있고, 제2 박막(130)은 게이트도전막일 수 있다. 3A, a structure having the second thin film 130, the first thin film 120, and the graphene layer 110 on the organic film 140 can be obtained by using the method of FIGS. 2A and 2B . The structure of FIG. 3A differs from that of FIG. 2B in that the stack structure of the laminate structure separated from the substrate 100, that is, the graphene layer 110, the first thin film 120, the second thin film 130, · It can be said to be reversed downward. 3A, the first thin film 120 may be an insulating film, and the second thin film 130 may be a conductive film. The first thin film 120 may be a gate insulating film, and the second thin film 130 may be a gate conducting film.

도 3b를 참조하면, 그래핀층(110)을 패터닝하여 그래핀층(110)으로부터 그래핀 채널층(110a)을 형성할 수 있다. 이때, 경우에 따라서는, 그래핀 채널층(110a)은 그래핀 나노리본(graphene nanoribbon)(GNR) 구조 또는 그래핀 나노메쉬(graphene nanomesh)(GNM) 구조를 갖도록 패터닝될 수도 있다. 그래핀 나노리본(GNR) 구조 및 그래핀 나노메쉬(GNM) 구조는 잘 알려진 바, 이에 대한 자세한 설명은 배제한다. Referring to FIG. 3B, the graphene layer 110 may be formed from the graphene layer 110 by patterning the graphene layer 110. In some cases, the graphene channel layer 110a may be patterned to have a graphene nanoribbon (GNR) structure or a graphene nanomesh (GNM) structure. The graphene nanoribbon (GNR) structure and the graphene nanomesh (GNM) structure are well known, and a detailed description thereof is excluded.

도 3c를 참조하면, 그래핀 채널층(110a)의 제1 영역 및 제2 영역에 각각 전기적으로 접촉된 소오스전극(150A) 및 드레인전극(150B)을 형성할 수 있다. 소오스전극(150A) 및 드레인전극(150B)은 각각 그래핀 채널층(110a)의 일단 및 타단에 접촉될 수 있다. 이때, 제2 박막(130)은 게이트도전막으로 사용될 수 있고, 제1 박막(120)은 게이트절연막으로 사용될 수 있다. 따라서, 본 실시예의 방법을 통해, 그래핀 트랜지스터가 제조된 것으로 볼 수 있다. Referring to FIG. 3C, the source electrode 150A and the drain electrode 150B, which are electrically in contact with the first region and the second region of the graphene channel layer 110a, respectively, can be formed. The source electrode 150A and the drain electrode 150B may be in contact with one end and the other end of the graphene channel layer 110a, respectively. At this time, the second thin film 130 can be used as a gate conductive film, and the first thin film 120 can be used as a gate insulating film. Therefore, it can be seen that a graphene transistor is manufactured through the method of this embodiment.

도 3a 내지 도 3c의 방법은 다양하게 변화될 수 있다. 예컨대, 제2 박막(130)을 게이트도전막으로 사용하지 않을 경우, 도 3c의 그래핀 채널층(110a) 상에 소정의 게이트절연막을 형성하고, 그 위에 게이트도전막을 형성할 수 있다. 또는, 제2 박막(130)을 게이트도전막(제1 게이트도전막)으로 사용하면서, 그래핀 채널층(110a) 상에 별도의 게이트도전막(제2 게이트도전막)을 더 형성하여 더블 게이트(double gate) 구조의 트랜지스터를 제조할 수도 있다. 그 밖에도 다양한 변형이 가능할 수 있다. The methods of Figures 3A-3C can be varied in various ways. For example, when the second thin film 130 is not used as the gate conductive film, a predetermined gate insulating film may be formed on the graphene channel layer 110a of FIG. 3C, and a gate conductive film may be formed thereon. Alternatively, a separate gate conductive film (second gate conductive film) may be further formed on the graphene channel layer 110a while using the second thin film 130 as a gate conductive film (first gate conductive film) a transistor having a double gate structure may be manufactured. Various other modifications may be possible.

도 4a 내지 도 4g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 적용한 소자의 제조방법을 보여주는 단면도이다. 4A to 4G are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a device to which a graphene transfer method according to another embodiment of the present invention is applied.

도 4a를 참조하면, 기판(1000) 상에 그래핀층(1100)을 형성하고, 그 위에 제1 박막(1200) 및 제2 박막(1300)을 차례로 형성할 수 있다. 도 4a의 구조를 형성하는 방법은 도 1c의 구조를 형성하는 방법과 동일하거나 유사할 수 있다. 도 4a에서 기판(1000), 그래핀층(1100), 제1 박막(1200) 및 제2 박막(1300) 각각의 물질 및 형성방법은 도 1c의 기판(100), 그래핀층(110), 제1 박막(120) 및 제2 박막(130)의 물질 및 형성방법과 동일하거나 유사할 수 있다. 도 4a에서 제1 박막(1200)은 절연막일 수 있고, 제2 박막(1300)은 도전막일 수 있다. 추후에 제1 박막(1200)은 게이트절연막으로 사용될 수 있고, 제2 박막(1300)은 게이트도전막으로 사용될 수 있다. Referring to FIG. 4A, a graphene layer 1100 may be formed on a substrate 1000, and a first thin film 1200 and a second thin film 1300 may be sequentially formed thereon. The method of forming the structure of FIG. 4A may be the same as or similar to the method of forming the structure of FIG. 1C. The material and method of forming each of the substrate 1000, the graphene layer 1100, the first thin film 1200 and the second thin film 1300 in FIG. 4A are similar to those of the substrate 100, the graphene layer 110, The material of the thin film 120 and the method of forming the second thin film 130 may be the same or similar to each other. In FIG. 4A, the first thin film 1200 may be an insulating film, and the second thin film 1300 may be a conductive film. The first thin film 1200 may be used as a gate insulating film, and the second thin film 1300 may be used as a gate conductive film.

도 4b를 참조하면, 제2 박막(1300)을 패터닝하여 적어도 하나의 패터닝된 제2 박막(1300a)을 형성할 수 있다. 패터닝된 제2 박막(1300a)은 복수 개로 형성될 수 있고, 이들은 소정 간격을 두고 서로 이격될 수 있다. 패터닝된 제2 박막(1300a) 각각은 게이트도전막(즉, 게이트전극)으로 사용될 수 있다. Referring to FIG. 4B, the second thin film 1300 may be patterned to form at least one patterned second thin film 1300a. The patterned second thin film 1300a may be formed as a plurality of, and they may be spaced from each other at a predetermined interval. Each of the patterned second thin films 1300a can be used as a gate conductive film (i.e., a gate electrode).

도 4c를 참조하면, 제1 박막(1200) 상에 패터닝된 제2 박막(1300a)을 덮는 제3 박막(1350)을 형성할 수 있다. 제3 박막(1350)은 절연막일 수 있다. 제3 박막(1350)을 형성하는 방법은 제1 박막(1200)을 형성하는 방법과 동일하거나 유사할 수 있다. 다음, 제3 박막(1350) 상에 유기막(1400)을 형성할 수 있다. 유기막(1400)의 물질 및 형성방법은 도 2a의 유기막(140)의 물질 및 형성방법과 동일하거나 유사할 수 있다. 필요에 따라, 유기막(1400) 대신에 '무기막' 또는 '무기물 기판'을 사용할 수 있다. 또한, 유기막(1400)을 형성하지 않고, 후속 공정을 진행할 수도 있다. Referring to FIG. 4C, a third thin film 1350 covering the second thin film 1300a patterned on the first thin film 1200 may be formed. The third thin film 1350 may be an insulating film. The method of forming the third thin film 1350 may be the same as or similar to the method of forming the first thin film 1200. Next, the organic film 1400 may be formed on the third thin film 1350. The material and the formation method of the organic film 1400 may be the same or similar to the material and the formation method of the organic film 140 of FIG. If necessary, an inorganic film or an inorganic substrate may be used instead of the organic film 1400. Further, a subsequent process may be performed without forming the organic film 1400.

도 4d를 참조하면, 기판(1000)으로부터 그래핀층(1100), 제1 박막(1200), 패터닝된 제2 박막(1300a), 제3 박막(1350) 및 유기막(1400)으로 구성된 적층 구조물을 분리할 수 있다. 상기 적층 구조물을 기판(1000)으로부터 분리하는 방법은 도 1d 및 도 2b의 분리 방법과 동일하거나 유사할 수 있다. 4D, a laminated structure composed of a graphene layer 1100, a first thin film 1200, a patterned second thin film 1300a, a third thin film 1350, and an organic film 1400 is formed from a substrate 1000 Can be separated. The method of separating the laminated structure from the substrate 1000 may be the same as or similar to the separating method of Figs. 1D and 2B.

도 4e를 참조하면, 도 4d의 단계에서 분리한 적층 구조물, 즉, 그래핀층(1100)부터 유기막(1400)까지의 적층 구조물을 위·아래로 뒤집을 수 있다. Referring to FIG. 4E, the laminated structure separated from the step of FIG. 4D, that is, the laminated structure from the graphene layer 1100 to the organic film 1400, can be turned upside down.

다음, 그래핀층(1100)을 패터닝하여, 도 4f에 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 그래핀 채널층(1100a)을 형성할 수 있다. 복수의 그래핀 채널층(1100a)을 형성할 수 있다. 복수의 그래핀 채널층(1100a)은 복수의 패터닝된 제2 박막(1300a)(즉, 게이트도전막) 각각에 일대일로 대응될 수 있다. 경우에 따라, 그래핀 채널층(1100a)은 그래핀 나노리본(GNR) 구조 또는 그래핀 나노메쉬(GNM) 구조를 가질 수 있다. Next, the graphene layer 1100 may be patterned to form at least one graphene channel layer 1100a, as shown in FIG. 4F. A plurality of graphene channel layers 1100a can be formed. The plurality of graphene channel layers 1100a may correspond one-to-one to each of the plurality of patterned second thin films 1300a (i.e., the gate conductive film). Optionally, the graphene channel layer 1100a may have a graphene nanoribbon (GNR) structure or a graphene nanomesh (GNM) structure.

도 4g를 참조하면, 그래핀 채널층(1100a) 각각에 접촉된 소오스전극(1500A) 및 드레인전극(1500B)을 형성할 수 있다. 소오스전극(1500A) 및 드레인전극(1500B)은 각각 그에 대응하는 그래핀 채널층(1100a)의 일단 및 타단에 접촉될 수 있다. 소오스전극(1500A) 및 드레인전극(1500B)의 역할 및 위치는 서로 뒤바뀔 수 있다. 이상에서 설명한 도 4a 내지 도 4g의 과정을 통해, 복수의 그래핀 트랜지스터가 용이하게 제조될 수 있다. Referring to FIG. 4G, the source electrode 1500A and the drain electrode 1500B, which are in contact with the graphene channel layer 1100a, respectively, can be formed. The source electrode 1500A and the drain electrode 1500B may respectively contact one end and the other end of the corresponding graphene channel layer 1100a. The roles and positions of the source electrode 1500A and the drain electrode 1500B can be reversed. Through the process of FIGS. 4A to 4G described above, a plurality of graphene transistors can be easily manufactured.

도 3a 내지 도 3c 및 도 4a 내지 도 4g에서는 그래핀을 채널층으로 사용하는 트랜지스터의 제조방법에 대해 도시하고 설명하였지만, 이는 예시적인 것이고, 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전사 방법의 적용 분야는 다양하게 변화될 수 있다. 즉, 트랜지스터 이외에 다양한 전자 소자(그래핀 적용 소자)에 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전사 방법을 적용할 수 있다. Although FIGS. 3A to 3C and 4A to 4G illustrate and describe a method of manufacturing a transistor using graphene as a channel layer, this is merely an example, and the application of the graphene transfer method according to the embodiment of the present invention Can be variously changed. That is, the graphene transfer method according to the embodiment of the present invention can be applied to various electronic devices (graphene application devices) other than transistors.

앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 그래핀의 오염 및 손상을 억제(또는 최소화)하면서 그래핀을 용이하게 전사(직접 전사)할 수 있으므로, 이 방법을 이용하여 그래핀 적용 소자(ex, 트랜지스터)를 제조하는 경우, 우수한 성능을 갖는 소자를 얻을 수 있다. As described above, according to the embodiment of the present invention, since graphene can be easily transferred (direct transfer) while suppressing (or minimizing) contamination and damage of graphene, ex, transistor), an element having excellent performance can be obtained.

상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 전술한 본 발명의 실시예에 따른 그래핀 전사 방법은 다양하게 변형될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 일례로, 도 1d 또는 도 2b의 단계에서 기판(100)으로부터 분리된 적층 구조물(110∼130 또는 110∼140)에서 그래핀층(110)을 별도의 기판으로 다시 전사할 수 있고, 상기 별도의 기판에서 소자의 제조공정을 진행할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한 본 발명의 실시예에 따라 전사된 그래핀은 다양한 소자에 다양한 목적으로 적용될 수 있음을 알 수 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다. Although a number of matters have been specifically described in the above description, they should be interpreted as examples of preferred embodiments rather than limiting the scope of the invention. For example, those skilled in the art will appreciate that the method of graphene transfer according to embodiments of the present invention described above can be modified in various ways. For example, the graphene layer 110 may be transferred from the stacked structures 110 to 130 or 110 to 140 separated from the substrate 100 to a separate substrate in the step of FIG. 1d or FIG. 2b, It can be understood that the manufacturing process of the device can be performed. It will also be understood that the transferred graphene may be applied to various devices for various purposes according to embodiments of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not to be determined by the described embodiments but should be determined by the technical idea described in the claims.

100, 1000 : 기판 110, 1100 : 그래핀층
120, 1200 : 제1 박막 130, 1300 : 제2 박막
1350 : 제3 박막 140, 1400 : 유기막
150A, 1500A : 소오스전극 150B, 1500B : 드레인전극100, 1000: substrate 110, 1100: graphene layer
120, 1200: first thin film 130, 1300: second thin film
1350: third thin film 140, 1400: organic film
150A, 1500A: source electrode 150B, 1500B: drain electrode

Claims (20)

Ge 및 SiGe 중 적어도 하나의 반도체 촉매를 포함하는 기판 상에 그래핀층을 직접 형성하는 단계;
상기 그래핀층 상에 절연막인 제1 박막을 형성하는 단계;
상기 제1 박막 상에 도전막인 제2 박막을 형성하는 단계; 및
상기 그래핀층과 상기 제1 및 제2 박막의 적층 구조물을 상기 기판으로부터 분리하는 단계;를 포함하고,
상기 적층 구조물을 상기 기판으로부터 분리하는 단계는 무용액 방식의 물리적 박리 공정으로 수행하고,
상기 물리적 박리 공정은 상기 반도체 촉매를 포함하는 상기 기판의 표면으로부터 상기 그래핀층이 분리되도록 수행하는 그래핀 전사 방법. Forming a graphene layer directly on a substrate comprising at least one of Ge and SiGe;
Forming a first thin film as an insulating film on the graphene layer;
Forming a second thin film as a conductive film on the first thin film; And
And separating the stacked structure of the graphene layer and the first and second thin films from the substrate,
Wherein the step of separating the laminated structure from the substrate is performed in a liquid-free physical stripping process,
Wherein the physical exfoliation step is performed to separate the graphene layer from the surface of the substrate comprising the semiconductor catalyst. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 기판은 Ge 기판 또는 SiGe 기판인 그래핀 전사 방법. The method according to claim 1,
Wherein the substrate is a Ge substrate or a SiGe substrate. 제 1 항에 있어서,
상기 그래핀층은 CVD(chemical vapor deposition) 방법으로 형성하는 그래핀 전사 방법. The method according to claim 1,
Wherein the graphene layer is formed by a CVD (chemical vapor deposition) method. 제 1 항에 있어서,
상기 제1 및 제2 박막은 무기물 박막인 그래핀 전사 방법. The method according to claim 1,
Wherein the first and second thin films are inorganic thin films. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서, 상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계 전,
상기 제2 박막 상에 유기막을 형성하는 단계를 더 포함하는 그래핀 전사 방법. The method of claim 1, further comprising: prior to separating the stacked structure from the substrate,
And forming an organic film on the second thin film. Ge 및 SiGe 중 적어도 하나의 반도체 촉매를 포함하는 기판 상에 그래핀층을 직접 형성하는 단계;
상기 그래핀층 상에 절연막인 제1 박막을 형성하는 단계;
상기 제1 박막 상에 도전막인 제2 박막을 형성하는 단계;
상기 그래핀층과 상기 제1 및 제2 박막의 적층 구조물을 상기 기판으로부터 분리하는 단계; 및
상기 제1 및 제2 박막 상에 상기 그래핀층을 포함하는 소자를 구성하는 단계;를 포함하고,
상기 적층 구조물을 상기 기판으로부터 분리하는 단계는 무용액 방식의 물리적 박리 공정으로 수행하고,
상기 물리적 박리 공정은 상기 반도체 촉매를 포함하는 상기 기판의 표면으로부터 상기 그래핀층이 분리되도록 수행하는 그래핀 적용 소자의 제조방법. Forming a graphene layer directly on a substrate comprising at least one of Ge and SiGe;
Forming a first thin film as an insulating film on the graphene layer;
Forming a second thin film as a conductive film on the first thin film;
Separating the stacked structure of the graphene layer and the first and second thin films from the substrate; And
Forming a device including the graphene layer on the first and second thin films,
Wherein the step of separating the laminated structure from the substrate is performed in a liquid-free physical stripping process,
Wherein the physical exfoliation step is performed to separate the graphene layer from the surface of the substrate comprising the semiconductor catalyst. 삭제delete 제 11 항에 있어서,
상기 그래핀층은 CVD(chemical vapor deposition) 방법으로 형성하는 그래핀 적용 소자의 제조방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the graphene layer is formed by a CVD (chemical vapor deposition) method. 삭제delete 삭제delete 제 11 항에 있어서, 상기 기판으로부터 상기 적층 구조물을 분리하는 단계 전,
상기 제2 박막 상에 유기막을 형성하는 단계를 더 포함하는 그래핀 적용 소자의 제조방법. 12. The method of claim 11, further comprising: prior to separating the laminate structure from the substrate,
And forming an organic film on the second thin film. 제 11 항에 있어서,
상기 그래핀 적용 소자는 트랜지스터인 그래핀 적용 소자의 제조방법. 12. The method of claim 11,
Wherein the graphene device is a transistor. 제 17 항에 있어서,
상기 제1 박막을 형성하는 단계는 게이트절연막을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 제2 박막을 형성하는 단계는 게이트도전막을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 적용 소자의 제조방법.18. The method of claim 17,
Wherein forming the first thin film includes forming a gate insulating film,
Wherein forming the second thin film comprises forming a gate conductive film. 제 18 항에 있어서,
상기 게이트도전막을 패터닝하는 단계; 및
상기 게이트절연막 상에 상기 패터닝된 게이트도전막을 덮는 별도의 절연막을 형성하는 단계;를 더 포함하는 그래핀 적용 소자의 제조방법. 19. The method of claim 18,
Patterning the gate conductive film; And
And forming a separate insulating film on the gate insulating film to cover the patterned gate conductive film. 제 17 내지 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소자를 구성하는 단계는,
상기 제1 및 제2 박막 상에 상기 그래핀층에 전기적으로 연결된 소오스전극 및 드레인전극을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 적용 소자의 제조방법. A method according to any one of claims 17 to 19,
And forming a source electrode and a drain electrode electrically connected to the graphene layer on the first and second thin films.
KR1020120155320A 2012-12-27 2012-12-27 Method of transferring graphene and method of manufacturing device using the same KR101920720B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120155320A KR101920720B1 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Method of transferring graphene and method of manufacturing device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120155320A KR101920720B1 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Method of transferring graphene and method of manufacturing device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140085113A KR20140085113A (en) 2014-07-07
KR101920720B1 true KR101920720B1 (en) 2018-11-21

Family

ID=51734862

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020120155320A KR101920720B1 (en) 2012-12-27 2012-12-27 Method of transferring graphene and method of manufacturing device using the same

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101920720B1 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102356456B1 (en) 2015-05-19 2022-01-27 삼성전자주식회사 Method of fabricating ultrathin inorganic semiconductor and method of fabricating three dimensional semiconductor device
WO2017036527A1 (en) * 2015-09-02 2017-03-09 Instytut Technologii Materialow Elektronicznych Method of producing graphene
KR102519179B1 (en) * 2016-05-19 2023-04-06 삼성전자주식회사 Graphene substrate, method of manufacturing the same and transistor comprising the graphene substrate
KR102521397B1 (en) * 2017-03-07 2023-04-14 주성엔지니어링(주) Substrate processing apparatus and substrate processing using the same

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100320445A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-23 Oki Data Corporation Separation method of nitride semiconductor layer, semiconductor device, manufacturing method thereof, semiconductor wafer, and manufacturing method thereof

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7619257B2 (en) * 2006-02-16 2009-11-17 Alcatel-Lucent Usa Inc. Devices including graphene layers epitaxially grown on single crystal substrates
KR101067085B1 (en) * 2009-05-06 2011-09-22 경희대학교 산학협력단 Catalyst-free graphene growth method
KR20110064164A (en) * 2009-12-07 2011-06-15 서울대학교산학협력단 Method of forming graphene layer using chemical vapor deposition
KR101156355B1 (en) * 2009-12-07 2012-06-13 서울대학교산학협력단 Method of forming graphene layer using si layer solved carbon
KR101758649B1 (en) * 2010-03-31 2017-07-18 삼성전자주식회사 Method of manufacturing graphene using germanium layer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100320445A1 (en) * 2009-06-23 2010-12-23 Oki Data Corporation Separation method of nitride semiconductor layer, semiconductor device, manufacturing method thereof, semiconductor wafer, and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140085113A (en) 2014-07-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103579310B (en) Transistor and its manufacture method
Kang et al. Inking elastomeric stamps with micro‐patterned, single layer graphene to create high‐performance OFETs
KR101603771B1 (en) Electronic device using 2D sheet material and fabrication method the same
KR101920713B1 (en) Graphene device and method of manufacturing the same
TWI588285B (en) Process for forming carbon film or inorganic material film on substrate
US9006044B2 (en) Graphene device and method of manufacturing the same
US9299940B2 (en) Carbon nanotube network thin-film transistors on flexible/stretchable substrates
US9748421B2 (en) Multiple carbon nanotube transfer and its applications for making high-performance carbon nanotube field-effect transistor (CNFET), transparent electrodes, and three-dimensional integration of CNFETs
US10008605B2 (en) Connecting structure and method for manufacturing the same, and semiconductor device
KR101919426B1 (en) Graphene electronic device and Manufacturing method of the same
US20100051960A1 (en) Device and process of forming device with pre-patterned trench and graphene-based device structure formed therein
US20120235118A1 (en) Nitride gate dielectric for graphene mosfet
US9196478B2 (en) Graphene transferring methods, device manufacturing method using the same, and substrate structures including graphene
KR20110041791A (en) Graphene device and method of manufacturing the same
KR20150059000A (en) Inverter including two-dimensional material, method of manufacturing the same and logic device including inverter
US10177328B2 (en) Electronic device and method of manufacturing the same
KR101920720B1 (en) Method of transferring graphene and method of manufacturing device using the same
KR102386842B1 (en) Stacking structure having material layer on graphene layer and method of forming material layer on graphene layer
US20150144884A1 (en) Graphene film, electronic device, and method for manufacturing electronic device
Cabrero-Vilatela et al. Atomic layer deposited oxide films as protective interface layers for integrated graphene transfer
CN105914129B (en) Method of inserting insulating layer and method of manufacturing semiconductor device
US8658461B2 (en) Self aligned carbide source/drain FET
KR101299597B1 (en) Organic field-effect transistor, and preparing method of the same
US9023166B2 (en) Method of transferring graphene
He et al. Metal-film-assisted ultra-clean transfer of single-walled carbon nanotubes

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant