KR20120029664A - 레이저를 이용한 그래핀 반도체 소자 제조방법, 이에 의하여 제조된 그래핀 반도체 소자, 및 그래핀 반도체 소자를 포함하는 그래핀 트랜지스터 - Google Patents
레이저를 이용한 그래핀 반도체 소자 제조방법, 이에 의하여 제조된 그래핀 반도체 소자, 및 그래핀 반도체 소자를 포함하는 그래핀 트랜지스터 Download PDFInfo
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Abstract
레이저를 이용한 그래핀 반도체 소자 제조방법, 이에 의하여 제조된 그래핀 반도체 소자, 이를 포함하는 그래핀 트랜지스터가 제공된다.
본 발명에 따른 그래핀 반도체 소자 제조방법은 산소 분위기 하에서 기판 상에 형성된 그래핀에 레이저 빔을 조사하여, 상기 그래핀을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 그래핀 반도체 소자 제조방법은 레이저 빔를 이용하여, 밴드 갭을 그래핀에 형성시켜, 그래핀 반도체 소자의 제조가 가능하다. 더 나아가, 그래핀의 성장과 반도체 소자를 위한 패터닝이 모두 동일한 레이저 빔 조사 방식이므로, 경제성이 우수하다. 또한, 이러한 그래핀 반도체 소자를 이용, 그래핀 트랜지스터를 경제적으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 그래핀 반도체 소자 제조방법은 산소 분위기 하에서 기판 상에 형성된 그래핀에 레이저 빔을 조사하여, 상기 그래핀을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하며, 본 발명에 따른 그래핀 반도체 소자 제조방법은 레이저 빔를 이용하여, 밴드 갭을 그래핀에 형성시켜, 그래핀 반도체 소자의 제조가 가능하다. 더 나아가, 그래핀의 성장과 반도체 소자를 위한 패터닝이 모두 동일한 레이저 빔 조사 방식이므로, 경제성이 우수하다. 또한, 이러한 그래핀 반도체 소자를 이용, 그래핀 트랜지스터를 경제적으로 제조할 수 있다.
Description
본 발명은 레이저를 이용한 그래핀 반도체 소자 및 트랜지스터 제조방법, 이에 의하여 제조된 그래핀 반도체 소자 및 그래핀 반도체 소자를 포함하는 그래핀 트랜지스터에 관한 것으로, 보다 상세하게 기판에서 제조된 그래핀의 특성을 레이저를 조사하는 방식으로 향상, 변경시킬 수 있는, 레이저를 이용한 그래핀 반도체 소자 및 트랜지스터 제조방법, 이에 의하여 제조된 그래핀 반도체 소자 및 그래핀 반도체 소자를 포함하는 그래핀 트랜지스터에 관한 것이다.
그래핀(graphene)은 탄소원자가 2차원(2D) 격자 내로 채워진 평면 단일층 구조를 의미하며, 이것은 모든 다른 차원구조의 흑연(graphite) 물질의 기본 구조를 이룬다. 즉, 상기 그래핀은 0차원 구조인 풀러린(fullerene), 1차원 구조인 나노튜브 또는 3차원 구조로 적층된 흑연의 기본 구조가 될 수 있다. 2004년 Novoselev 등은 SiO2/Si 기판의 상부 상에서 프리-스탠딩 그래핀 단일층을 수득하였다고 보고하였으며, 이것은 기계적인 미세 분할법에 의하여 실험적으로 발견되었다.
최근 많은 연구그룹들이 그래핀이 갖는 허니콤(벌집) 형태의 결정 구조, 두 개의 상호침투하는 삼각 형태의 하위 격자 구조, 및 하나의 원자 크기에 해당하는 두께 등에 의하여 그래핀이 특이한 물리적 특성(예를 들면 제로 밴드갭)을 보이는 점에 주목한다. 또한 그래핀은 특이한 전하 운송 특성을 갖는데, 이로 인하여 그래핀은 종래에는 관찰되지 않았던 독특한 현상을 보여준다. 예를 들면, 반정수 양자 홀 효과 및 바이폴라 초전류 트랜지스터 효과 등이 그 예이며, 이 또한 상기 설명한 그래핀의 특유한 구조에 기인하는 것으로 여겨진다.
이와 같은 우수한 특성의 그래핀을 단층으로 성장시키며, 이를 선택적으로 도핑, 물성을 제어할 수 있다면, 그래핀은 실리콘을 대체할 수 있는 차세대 반도체 소자로 활용될 수 있다. 즉, 그래핀의 밴드 갭을 제어함으로써, 그래핀에 반도체 특성을 부여하려는 시도가 있었다.
이 중 하나는 나노리본 형태로 그래핀을 제조하여, 그래핀의 밴드 갭이 열리는 기술이다(nature nanotechnology. 5, 321, 2010, 이하 종래기술 1). 종래기술 1에 따르면, 나노리본 형태의 그래핀 시트를 통하여 소스, 게이트, 드레인 전극을 연결하고, 게이트 전극의 인가에 따라 나노리본 형태의 그래핀으로 전자가 흐르는 방식의 트랜지스터 소자가 가능하다. 하지만, 상기 기술은 나노 사이즈의 리본 형태 그래핀이 기판 위에서 정밀히 제조되어야 하는 점에서, 기술적 한계가 있다. 또한, 그래핀의 밴드 갭의 정밀한 제어가 사실상 불가능하다는 문제가 있다.
또 다른 종래기술로서, 그래핀 성장할 때 B2H6 또는 NH3 가스를 흘려서 붕소와 질소를 도핑하는 기술이 있다(Adv. Mater. 21, 4726-4730, 2009, 이하 종래기술 2). 하지만 종래기술 2는 도핑 과정에서 그래핀의 고유 구조가 깨어지며, 이로써 그래핀의 물성 저하가 발생하는 문제가 있다. 이와 같이 그래핀에 반도체 특성을 부여하기 위한 다양한 시도가 있어왔으나, 아직까지 그래핀의 밴드 갭을 완벽히 조절하는 기술은 개시되지 못한 상황이다.
따라서, 본 발명이 해결하려는 과제는 밴드 갭을 형성시켜, 반도체 특성을 가지는 그래핀 반도체 소자의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 밴드 갭을 형성시켜, 반도체 특성을 가지는 그래핀 반도체 소자를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려는 또 다른 과제는 상기 반도체 소자를 포함하는 그래핀 트랜지스터 제조방법 및 이에 의하여 제조된 트랜지스터를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 그래핀 반도체 소자 제조방법으로, 상기 방법은 산소 분위기 하에서 기판 상에 형성된 그래핀에 레이저 빔을 조사하여, 상기 그래핀을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법을 제공하며, 상기 패터닝된 그래핀은 나노리본 형태를 갖는다. 이때 상기 나노리본의 폭은 10nm이하이다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 기판은 SiC 기판이며, 상기 레이저 빔의 조사에 의하여 SiC 기판의 탄소가 증발한다. 본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 기판은 실리콘 산화물층 또는 촉매금속층을 상부층으로 포함하며, 메탄을 포함하는 반응가스와 접촉하는 기판을 레이저 빔으로 조사하여 그래핀을 형성시킨다.
본 발명의 또 다른 일 실시예에서 상기 방법은 기판과 접촉하는 탄소 포함 반응가스에 레이저 빔을 제 1 조사하여, 기판 상에 그래핀을 형성시키는 단계; 및 산소 분위기 하에서 상기 형성된 그래핀에 레이저 빔을 제 2 조사하여, 상기 형성된 그래핀을 패터닝하는 단계를 포함한다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 불순물이 도핑된 영역을 포함하는 그래핀 반도체 소자 제조방법으로, 상기 방법은, 불순물 함유 물질과 접촉하는 그래핀 영역에 레이저 빔을 조사하여, 상기 그래핀 영역에 불순물을 도핑시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법을 제공하며, 본 발명의 일 실시예에서 불순물 함유 물질은 불순물 함유 기체이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 불순물을 도핑시키는 단계 전, 산소 분위기 하에서 상기 그래핀에 레이저 빔을 조사하여 상기 그래핀을 패터닝하며, 레이저 빔이 조사된 그래핀 영역에서만 불순물이 그래핀으로 도핑된다.
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 SiC 기판에 레이저 빔을 제 1 조사하여 그래핀을 형성하는 단계; 산소 분위기 하에서 레이저 빔을 제 2 조사하여 상기 그래핀을 패터닝하여, 그래핀 반도체 소자를 제조하는 단계; 불순물을 포함하는 가스 분위기 하에서 레이저 빔을 상기 반도체 소자의 양 끝 영역으로 제 3 조사함으로써, 상기 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 소스 및 드레인 영역 사이의 반도체 소자 영역에 절연막을 적층하는 단계; 및 상기 소스 및 드레인 영역, 그리고 절연막상에 금속층을 적층한 후, 패터닝하여 소스, 드레인 및 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 트랜지스터 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 패터닝된 그래핀 반도체 소자는 나노리본 형태를 가지며, 상기 나노리본의 폭은 10nm이하이다.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 실리콘 산화물층 또는 촉매금속층을 상부층으로 포함하는 기판에 메탄을 포함하는 반응가스를 접촉시키는 단계; 상기 기판에 레이저 빔을 제 1 조사하여 그래핀을 형성하는 단계; 산소 분위기 하에서 레이저 빔을 제 2 조사하여 상기 그래핀을 패터닝하여, 그래핀 반도체 소자를 제조하는 단계; 불순물을 포함하는 가스 분위기 하에서 레이저 빔을 상기 반도체 소자의 양 끝 영역으로 제 3 조사함으로써, 상기 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계; 상기 소스 및 드레인 영역 사이의 반도체 소자 영역에 절연막을 적층하는 단계; 및 상기 소스 및 드레인 영역, 그리고 절연막상에 금속층을 적층한 후, 패터닝하여 소스, 드레인 및 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 트랜지스터 제조방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에서 상기 패터닝된 그래핀 반도체 소자는 나노리본 형태를 가지며, 상기 나노리본의 폭은 10nm이하이다. 또한 상기 반응가스는 메탄 및 수소를 포함한다.
상기 또 다른 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상술한 방법에 의하여 제조된 그래핀 트랜지스터를 제공한다.
본 발명에 따른 그래핀 반도체 소자 제조방법은 레이저 빔를 이용하여, 밴드 갭을 그래핀에 형성시켜, 그래핀 반도체 소자의 제조가 가능하다. 더 나아가, 그래핀의 성장과 반도체 소자를 위한 패터닝이 모두 동일한 레이저 빔 조사 방식이므로, 경제성이 우수하다. 또한, 이러한 그래핀 반도체 소자를 이용, 그래핀 트랜지스터를 경제적으로 제조할 수 있다.
도 1 내지 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 트랜지스터 제조방법의 단계별 도면이다.
도 17 내지 27은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 그래핀 트랜지스터 제조방법을 나타내는 단계별 도면이다.
도 17 내지 27은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 그래핀 트랜지스터 제조방법을 나타내는 단계별 도면이다.
이하, 본 발명의 도면을 참조하여 상세하게 설명하고자 한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하 설명된 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 표시되는 약어는 본 명세서 내에서 별도의 다른 지칭이 없다면 당업계에서 통용되어, 이해되는 수준으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 그래핀 반도체 소자 제조방법은 그래핀을 선택적으로 제거하면서, nm 크기의 반도체 특성을 갖는 그래핀의 제조를 가능하게 한다. 즉, 본 발명은 레이저 빔을 이용하여 그래핀 패터닝과 불순물 도핑을 진행하는 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
이를 위하여, 본 발명은 그래핀 반도체 소자 제조방법으로, 산소 분위기 하에서 기판 상에 형성된 그래핀에 레이저 빔을 조사하여, 상기 그래핀을 패터닝하는 단계를 포함하는 그래핀 반도체 소자 제조방법을 제공한다.
이 때, 패터닝된 그래핀은 나노리본 형태로서, 상기 나노리본의 폭은 10nm이하이다. 이는 그래핀에 반도체 특성, 즉, 밴드 갭을 형성시키기 위한 것으로, 리본 형태의 그래핀의 폭이 10nm 이하인 경우, 그래핀에는 밴드 갭이 형성되며, 그 결과 그래핀은 반도체 특성을 갖는다. 하지만, 일반적인 반도체 공정이나 그래핀 제조방법으로는 이와 같이 미세한 크기의 그래핀 제조(패터닝)은 매우 어려우나, 본 발명은 정밀한 제어가 가능한 레이저 빔을 이용하여, 그래핀의 미세 크기 제어를 달성한다.
기판에 형성된 그래핀은 레이저 빔의 또 다른 조사에 의하여 형성될 수 있다. 즉, 탄소함유 반응가스(예를 들면 메탄 함유 반응가스) 또는 SiC 기판에 레이저 빔을 조사(제 1 조사)하여, 그래핀을 기판에 형성시키고, 다시 형성된 그래핀에 레이저 빔을 조사하여 그래핀을 패터닝한다(제 2 조사). 이 경우, 사실상 동일한 레이저 빔에 의하여 반도체 소자 제조를 위한 두 가지 공정이 선택적으로 수행될 수 있으므로, 공정 경제적이다.
본 발명은 더 나아가 반도체 소자인 경우, 붕소 또는 질소와 같은 불순물이 도핑되어야 하는 점에 주목하였고, 이 또한 불순물 함유 물질, 예를 들면 불순물을 함유하는 도핑가스와 접촉하는 그래핀 영역에 레이저 빔을 조사하여, 상기 그래핀 영역에 불순물을 도핑시켰다. 이로써, 그래핀의 선택적 도핑방법을 제공하며, 이를 활용하는 경우, 우수한 특성의 그래핀 기반 트랜지스터가 가능하다.
즉, 본 발명은 레이저 빔에 의하여 그래핀 형성-패터닝-도핑 등의 과정을 모두 또는 선택적으로 수행할 수 있으며, 이러한 공정을 통하여, 그래핀 기반 트랜지스터 제조가 가능하다.
도 1 내지 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래핀 트랜지스터 제조방법의 단계별 도면이다. 도 1 내지 16은 상술한 공정을 모두 조합한 것이나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않으며, 레이저 빔에 의한 패터닝, 도핑 공정 각각이 본 발명의 범위에 속한다.
도 1을 참조하면, 그래핀이 형성되는 기판(101)이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에서 상기 기판(101)은 별도의 반응가스 공급 없이 기판 자체의 탄소에 의하여 그래핀이 표면에 형성되는 SiC 기판이었으나, 본 발명의 범위는 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 메탄, 수소 등을 공급하는 경우, 통상적인 실리콘산화물층 또는 구리, 니켈을 포함하는 촉매금속층을 상부층으로 포함하는 기판, 즉, 하부기판과 구리포일로 이루어진 기판이 도 1에서 개시된 그래핀 성장 기판(101)으로 활용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 레이저 빔 조사(제 1 레이저 빔 조사)에 따라 그래핀(102)이 형성된다. 본 발명의 일 실시예에서는 SiC 기판을 사용하였으므로, 별도의 반응가스 주입 없이 기판 자체의 실리콘 증발에 의하여 단일층 그래핀(102)이 기판(101) 상부에 형성된다.
도 3 및 4를 참조하면, 산소 분위기에서 레이저 빔을 단일층 그래핀(102)의 일 영역에 조사한다. 본 발명에서 산소 분위기라 함은 산소로만 이루어진 기체 분위기 만을 의미할 뿐만 아니라, 산소를 포함하는 기체 분위기를 모두 총칭하며, 이는 모두 본 발명의 범위에 속한다.
이로써, 산소 기체 또는 산소를 포함하는 기체가 공급된 상태에서 조사된 레이저 빔에 의하여 레이저 빔이 조사된 그래핀(102)은 제거되며, 이때 상기 제거되는 그래핀 영역은 조사되는 레이저 빔 영역에 대응된다.
도 5 및 6을 참조하면, 동일한 산소 분위기에서 레이저 빔이 조사되는 기판 영역을 이동시켜, 불필요한 영역의 그래핀을 제거하고, 이로써 도 7에서 도시한 바와 같이 원하는 패턴(사각 형태)의 그래핀 소자를 얻게 된다. 이때 본 발명은 상기 그래핀 소자의 에너지 밴드 갭을 열어서 반도체를 만들기 위해서는 나노 리본 패턴의 그래핀 단일층이 필요한 점에 주목하였다. 이를 위하여 도 6의 나노리본 형태로서 그래핀 소자의 가로 길이가 10nm 이하가 되도록 그래핀 소자를 패터닝할 필요가 있다. 따라서, 도 7 내지 9를 참조하면, 단위 그래핀 소자들의 외측 영역을 산소분위기하에서 레이저 빔 처리(제 2 레이저 빔 조사)하여 제거하며, 이로써 10nm 이하의 폭을 갖는 그래핀 반도체 소자(103)가 완성된다. 즉, 본 발명은 기판에서 단일층 그래핀의 성장과 성장한 그래핀의 패터닝을 모두 레이저 빔(제 1 레이저 빔 조사, 제 2 레이저 빔 조사)에 의하여 수행하며, 이로써 반도체 특성의 그래핀이 제조될 수 있다.
레이저 빔 조사에 따라 반도체 특성을 갖도록 패터닝된 그래핀 소자에는 도핑되어야 하는 불순물 중 하나인 붕소를 포함하는 도핑가스(B2H6, 메탄가스)가 공급되며, 그래핀 소자의 양 끝 영역을 레이저 빔으로 열 처리한다(제 3 레이저 빔 조사). 이로써 리본 형태의 소자 양 끝 부분에는 붕소가 도핑된다(도 10 및 11의 104). 동일한 방식으로 기판에 형성된 복수 개의 단위 그래핀 소자에 대한 질소 도핑을 진행하는데, 이를 위하여 NH3 및 메탄을 포함하는 또 다른 도핑가스를 기판에 흘리면서, 도핑되어야 하는 소자 영역을 레이저 빔 처리한다(도 12 및 13). 이로써 4개의 나노리본 형태의 그래핀 단위 소자에서, 좌측 두 개는 양 끝 영역에 붕소가 도핑되며(104), 우측 두 개는 양 끝 영역에 질소가 도핑된다(105). 상술한 바와 같이 상기 도핑된 그래핀 영역은 그래핀 기반 트랜지스터의 소스 및 드레인 영역이 됨은 상술한 바와 같다.
트랜지스터 소자를 만들기 위하여, 도핑 영역(104, 105) 사이의 그래핀 위로 HfO2 등의 절연막(106)이 적층된다(도 15). 상기 절연막(106)은 게이트 절연층으로 기능한다. 절연막(106) 적층 후 단위 그래핀 소자의 도핑영역(소스, 드레인 영역)과 게이트 절연층인 절연막(106) 위로 금속층(107)이 적층되고, 패터닝된다. 이로써 소스, 드레인 전극(도핑 영역(104, 105)과 연결된 금속층)과 게이트 전극(도핑 영역 사이의 절연막과 연결된 금속층)으로 구성된 그래핀 기반 트랜지스터가 제조된다(도 16).
본 발명의 또 다른 일 실시예는 SiC 기판이 아닌, 실리콘산화물층 또는 촉매금속층에 탄소함유 반응가스를 흘리면서, 기판에 레이저 빔을 조사하는 방식으로 성장된 그래핀에 기반한 트랜지스터를 제공한다.
도 17 내지 27은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 그래핀 트랜지스터 제조방법을 나타내는 단계별 도면이다.
도 17을 참조하면, 그래핀이 성장하는 기판(201)이 개시된다. 상기 기판(201)은 SiC가 아닌 기판으로, 실리콘산화물층 또는 촉매층을 상부층으로 포함하는 기판이다.
도 18을 참조하면, 메탄과 수소를 공급함에 따라 상기 기판의 상부층(예를 들면, 실리콘 산화물층 또는 촉매금속층)은 메탄/수소 혼합가스와 접촉하게 된다. 이후, 메탄/수소 혼합가스와 접촉하는 기판의 일 영역에 대하여 레이저 빔을 조사한다. 특히 본 발명은 펨토초 수준의 분해속도를 갖는 메탄에 나노초 이상의 펄스 주기를 가지는 레이저 빔을 조사하는 경우, 메탄은 손쉽게 분해되어, 기판에 그래핀 성장을 위한 탄소를 제공하는 점에 주목하였다.
도 19를 참조하면, 트랜지스터를 제조하고자 하는 기판(201) 영역에 그래핀(202)이 성장한다. 도 19에서는 4 개의 그래핀 소자가 제조되었다.
도 20 및 21을 참조하면, 반도체 특성의 그래핀을 제조하기 위해서, 그래핀 패턴의 가로길이(폭)이 10nm 수준이 되도록 산소 분위기에서 레이저 빔을 조사한다. 이로써 레이저 빔이 조사된 그래핀은 제거된다. 이로써 반도체 특성의 크기를 갖는, 나노리본 형태의 그래핀 반도체 소자(203)가 기판(201)에 제조된다.
도 22 내지 25를 참조하면, 불순물인 붕소 또는 질소를 함유하는 도핑가스를 주입하면서, 나노리본 형태의 그래핀(203) 소자 양 끝 부분을 레이저 빔 처리하여, 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역을 형성시킨다. 도 22 및 23은 B2H6와 메탄 가스를 공급하여 나노리본 소자의 양 끝 영역(204)에 붕소를 도핑하는 과정을 나타내며, 도 24 및 25는 NH3 및 메탄을 공급하면서, 레이저 빔이 조사된 영역(205)에 질소를 도핑하는 과정을 나타낸다.
도 26 및 27을 참조하면, N 또는 B가 도핑된 나노리본 소자영역 사이의 영역에 절연층(206, HfO2)이 적층됨으로써, 게이트 절연층이 형성되고, 상기 도핑된 소스, 드레인 영역과 게이트 절연층 위로 금속층(207)이 적층되고, 패터닝됨으로써 소스, 게이트, 드레인 전극을 포함하는 트랜지스터 소자가 제조된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술 분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Claims (19)
- 그래핀 반도체 소자 제조방법으로, 상기 방법은
산소 분위기 하에서 기판 상에 형성된 그래핀에 레이저 빔을 조사하여, 상기 그래핀을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 패터닝된 그래핀은 나노리본 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - 제 2항에 있어서,
상기 나노리본의 폭은 10nm이하인 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 기판은 SiC 기판이며, 상기 레이저 빔의 조사에 의하여 SiC 기판의 탄소가 증발하는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - 제 1항에 있어서,
상기 기판은 실리콘 산화물층 또는 촉매금속층을 상부층으로 포함하며, 메탄을 포함하는 반응가스와 접촉하는 기판을 레이저 빔으로 조사하여 그래핀을 형성시키는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - 제 1항에 있어서, 상기 방법은
상기 기판과 접촉하는 탄소 포함 반응가스에 레이저 빔을 제 1 조사하여, 기판 상에 그래핀을 형성시키는 단계; 및
산소 분위기 하에서 상기 형성된 그래핀에 레이저 빔을 제 2 조사하여, 상기 형성된 그래핀을 패터닝하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - 불순물이 도핑된 영역을 포함하는 그래핀 반도체 소자 제조방법으로, 상기 방법은,
불순물 함유 물질과 접촉하는 그래핀 영역에 레이저 빔을 조사하여, 상기 그래핀 영역에 불순물을 도핑시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - 제 7항에 있어서,
상기 불순물 함유 물질은 불순물 함유 기체인 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - 제 8항에 있어서,
상기 불순물을 도핑시키는 단계 전, 산소 분위기 하에서 상기 그래핀에 레이저 빔을 조사하여 상기 그래핀을 패터닝하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - 제 8항에 있어서,
레이저 빔이 조사된 그래핀 영역에서만 불순물이 그래핀으로 도핑되는 것을 특징으로 하는 그래핀 반도체 소자 제조방법. - SiC 기판에 레이저 빔을 제 1 조사하여 그래핀을 형성하는 단계;
산소 분위기 하에서 레이저 빔을 제 2 조사하여 상기 그래핀을 패터닝하여, 그래핀 반도체 소자를 제조하는 단계;
불순물을 포함하는 가스 분위기 하에서 레이저 빔을 상기 반도체 소자의 양 끝 영역으로 제 3 조사함으로써, 상기 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계;
상기 소스 및 드레인 영역 사이의 반도체 소자 영역에 절연막을 적층하는 단계; 및
상기 소스 및 드레인 영역, 그리고 절연막상에 금속층을 적층한 후, 패터닝하여 소스, 드레인 및 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 트랜지스터 제조방법. - 제 11항에 있어서,
상기 패터닝된 그래핀 반도체 소자는 나노리본 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 그래핀 트랜지스터 제조방법. - 제 11항에 있어서,
상기 나노리본의 폭은 10nm이하인 것을 특징으로 하는 그래핀 트랜지스터 제조방법. - 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 그래핀 트랜지스터.
- 실리콘 산화물층 또는 촉매금속층을 상부층으로 포함하는 기판에 메탄을 포함하는 반응가스를 접촉시키는 단계;
상기 기판에 레이저 빔을 제 1 조사하여 그래핀을 형성하는 단계;
산소 분위기 하에서 레이저 빔을 제 2 조사하여 상기 그래핀을 패터닝하여, 그래핀 반도체 소자를 제조하는 단계;
불순물을 포함하는 가스 분위기 하에서 레이저 빔을 상기 반도체 소자의 양 끝 영역으로 제 3 조사함으로써, 상기 불순물이 도핑된 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계;
상기 소스 및 드레인 영역 사이의 반도체 소자 영역에 절연막을 적층하는 단계; 및
상기 소스 및 드레인 영역, 그리고 절연막상에 금속층을 적층한 후, 패터닝하여 소스, 드레인 및 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 트랜지스터 제조방법. - 제 15항에 있어서,
상기 패터닝된 그래핀 반도체 소자는 나노리본 형태를 가지는 것을 특징으로 하는 그래핀 트랜지스터 제조방법. - 제 16항에 있어서,
상기 나노리본의 폭은 10nm이하인 것을 특징으로 하는 그래핀 트랜지스터 제조방법. - 제 15항에 있어서,
상기 반응가스는 메탄 및 수소를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래핀 트랜지스터 제조방법. - 제 15항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의하여 제조된 그래핀 트랜지스터.
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