KR20120076297A - 그래핀의 형성 방법 및 이를 이용한 전자 소자와 그 형성 방법 - Google Patents
그래핀의 형성 방법 및 이를 이용한 전자 소자와 그 형성 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20120076297A KR20120076297A KR1020110115828A KR20110115828A KR20120076297A KR 20120076297 A KR20120076297 A KR 20120076297A KR 1020110115828 A KR1020110115828 A KR 1020110115828A KR 20110115828 A KR20110115828 A KR 20110115828A KR 20120076297 A KR20120076297 A KR 20120076297A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- seed
- graphene
- forming
- pattern
- layer
- Prior art date
Links
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 143
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 138
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 83
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 129
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 40
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 44
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 19
- 238000002161 passivation Methods 0.000 claims description 9
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052770 Uranium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 abstract 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 abstract 1
- 230000035897 transcription Effects 0.000 abstract 1
- 238000013518 transcription Methods 0.000 abstract 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 2
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 2
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 2
- 238000004299 exfoliation Methods 0.000 description 2
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 2
- 239000002210 silicon-based material Substances 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 239000012620 biological material Substances 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical class C* 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000000609 electron-beam lithography Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000009751 slip forming Methods 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
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]
-
- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- 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
Abstract
그래핀의 형성 방법을 제공한다. 이 형성 방법은 기판 상에 시드층 및 보호층을 차례로 형성하는 단계, 시드층 및 보호층을 패터닝하여 제 1 방향으로 제 1 길이를 갖고, 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 연장되어, 제 1 길이보다 긴 제 2 길이를 갖는 시드패턴 및 보호패턴을 형성하는 단계, 및 시드패턴의 적어도 일 측벽에 그래핀(graphene)을 형성하는 단계를 포함한다. 또한 복수개의 시드층 및 보호층을 차례로 증착한 후 패터닝하여 시드패턴들의 적어도 일 측벽에 그래핀(graphene)층들을 형성하는 단계를 포함한다. 또한 전도성의 시드패턴들을 제거하지 않고 그래핀 소자의 전극으로 사용하는 단계를 포함한다.
Description
본 발명은 그래핀 형성 방법 및 이를 이용한 전자 소자와 그 형성 방법에 관한 것이다.
그래핀(graphene)은 탄소 원자가 벤젠 모양으로 연속 구성된 한 층(두께가 약 4Å인 이차원 판)을 말하며, 다중벽 탄소나노튜브 및 흑연의 구성 물질이다. 그래핀은 높은 전자이동도(~200,000 cm2/Vs), 80% 이상의 빛 투과도, 금속수준의 전기전도도, 우수한 열전도도 특성을 지니고 있기 때문에 반도체를 비롯해 에너지, 디스플레이 등 산업 분야에서 다양한 용도로 활용될 수 있다.
그래핀을 형성하기 위한 방법은, 물리적 또는 화학적 박리법, 화학 증기 증착법(Chemical vapor deposition), 에피택시(epitaxy) 성장법, 및 유기 합성법을 포함한다.
그러나, 물리적 또는 화학적 박리법은 그래핀을 형성함에 있어 미세한 제어가 어렵고, 화학적 증착법은 제 1 기판으로부터 촉매층과 그래핀을 분리하고 다시 촉매층을 제거한 후, 사용하고자 하는 제 2 기판상에 전사시키는 공정이 필요하다. 에피택시 성장법을 통해 형성된 그래핀은 SiC 등 고가의 기판이 필요하고 약 1600℃ 정도의 고온 공정이 필요하다는 단점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 그래핀의 생성 공정을 단순화 하고, 안정적인 그래핀의 형성 방법 및 이를 이용한 전자 소자를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 일 실시예는 그래핀의 형성 방법을 제공한다. 이 형성 방법은 기판 상에 시드층 및 보호층을 차례로 형성하는 단계; 상기 시드층 및 보호층을 패터닝하여 제 1 방향으로 제 1 길이를 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 연장되어, 상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이를 갖는 시드패턴 및 보호패턴을 형성하는 단계; 및 상기 시드패턴의 적어도 일 측벽에 상기 그래핀(graphene)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 그래핀을 형성하는 단계는 상기 시드패턴의 양 측벽에 한 쌍의 그래핀들을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 시드패턴의 양 측벽을 따라 상기 제 2 방향으로 연장되어 상기 한 쌍의 그래핀들이 서로 대향하도록 형성되는 단계를 포함할 수 있다. 상기 그래핀을 형성하는 단계는 화학 증기 증착법, 이온 주입법, 및 에피텍셜 성장법 중 적어도 하나를 이용하여 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 그래핀을 형성하는 단계는 상기 시드패턴의 일 측벽에 형성되는 그래핀이 단일층, 이중층 또는 다중층으로 형성되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 시드층은 Ni, Co, Cu, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, SiC, Ta, Ti, W, U, V, 및 Zr 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 기판 및 상기 시드층의 사이에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하되, 상기 절연막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 실리콘 산질화막 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 그래핀 소자의 형성 방법을 제공한다. 이 방법은 상기 기판 상에 시드층 및 제 1 보호층을 차례로 형성하는 단계; 상기 시드층 및 상기 제 1 보호층을 패터닝하여 제 1 방향으로 제 1 길이를 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 연장되어, 상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이를 갖는 시드패턴 및 제 1 보호패턴을 형성하는 단계; 상기 시드패턴의 적어도 일 측벽에 상기 그래핀(graphene)을 형성하는 단계; 상기 그래핀을 덮는 제 2 보호패턴을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 보호패턴, 및 상기 시드패턴을 패터닝하여, 서로 이격된 제 1 및 제 2 시드패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 시드패턴을 형성하는 단계는 상기 제 2 방향으로 연장된 상기 시드패턴 및 상기 제 1 보호패턴의 중앙부를 정의하는 단계; 상기 제 2 보호패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 중앙부를 식각하는 단계; 및 상기 중앙부에 의해 상기 시드패턴을 이격시켜 제 1 및 제 2 시드패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 그래핀을 형성하는 단계는 상기 시드패턴의 양 측벽에 한 쌍의 그래핀들을 형성하는 단계를 포함하되, 상기 시드패턴의 양 측벽을 따라 상기 제 2 방향으로 연장되어 상기 한 쌍의 그래핀들이 서로 대향하도록 형성되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 2 보호패턴을 형성하는 단계는 상기 기판의 상부면을 덮는 제 2 보호층을 형성하는 단계; 상기 제 1 보호패턴이 노출되도록 제 2 보호층을 평탄화하여, 상기 그래핀을 덮는 제 2 보호패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 시드패턴을 형성하는 단계 이후에, 상기 제 2 보호패턴을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 기판의 상부면을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계; 및 상기 제 1 및 제 2 시드패턴 사이에 게이트 전극을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 게이트 전극을 형성하는 단계는 상기 기판 상에 게이트 전극 물질을 도포하는 단계; 게이트 마스크를 사용하여 상기 게이트 전극 물질을 패터닝하여 게이트 전극을 형성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 그래핀 소자를 제공한다. 이 그래핀 소자는 기판 상에 배치되되, 제 1 방향으로 폭을 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향의 동일선 상에 서로 이격되도록 배치된 제 1 및 제 2 전극; 상기 제 1 및 제 2 전극의 적어도 일 측벽을 따라 배치된 그래핀층; 및 상기 제 1 및 제 2 전극 상부에 배치된 보호층을 포함하되, 상기 그래핀층은 상기 제 1 및 제 2 시드패턴을 연결하도록 배치될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 그래핀 소자는 기판 상에 배치되되, 제 1 방향으로 폭을 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향의 동일선 상에 서로 이격되도록 배치된 제 1 및 제 2 시드패턴; 상기 제 1 및 제 2 시드패턴의 적어도 일 측벽을 따라 배치된 그래핀층; 및 상기 제 1 및 제 2 시드패턴 상부에 배치된 제 1 보호층; 상기 그래핀층을 덮도록 배치된 제 2 보호층; 상기 기판, 상기 제 1 보호층 및 상기 제 2 보호층의 상부면을 덮도록 배치된 게이트 절연막; 및 상기 제 1 및 제 2 시드패턴 사이에 배치된 게이트 전극을 포함하되, 상기 그래핀 층은 상기 제 1 및 제 2 시드패턴을 연결하도록 배치될 수 있다. 상기 게이트 전극은 Ti, Al, TiN, Pt, W 등의 금속 물질 또는 다결정 실리콘 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 그래핀의 형성 방법은 기판 상에 형성된 시드패턴의 측벽을 따라 그래핀을 형성하는 방법을 제공한다. 또한, 형성된 그래핀을 분리하여 적용 가능한 소자에 전사(transfer)하는 공정을 수행하지 않고, 본 발명에 따라 형성된 그래핀의 구조를 직접 소자에 적용할 수 있다. 이에 따라, 상기 전사 공정을 배제하여 공정을 단순화하고, 전사 공정 시 발생할 수 있는 그래핀의 손상 등을 방지할 수 있어 대면적의 기판상에 안정적인 상기 그래핀을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 그래핀 소자는 전사 공정없이 트랜지스터로 이용할 수 있으며, 그래핀에 밴드갭(band gab)을 갖도록 형성하기 위하여, 시드층의 두께를 조절하여 그래핀의 폭을 제어할 수 있어 나노미터 스케일의 폭을 갖는 그래핀을 제공한다. 그래핀은 일반적으로 이용되는 반도체들에 비해 높은 전자이동도를 가지므로, 이를 이용한 고신뢰성의 트랜지스터를 형성할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 그래핀 소자는 시드층을 완전히 제거하지 않고 소자의 전극부분에 해당하는 영역의 시드층을 남겨 별도의 전극 형성 공정을 필요로 하지 않는 그래핀 소자 제작 방법을 제공한다.
본 발명에 따른 그래핀 소자는 전사 공정없이 직접 저항체, 전도체, 센서 등의 전자 소자로 이용될 수 있으며, 그래핀의 뛰어난 전기전도도를 이용하여 고신뢰성의 전자 소자를 제공할 수 있다.
도 1a 내지 도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 그래핀의 형성 방법을 순차적으로 나타내는 사시도들이다.
도 1b 내지 도 3b는 도 1a 내지 도 3a의 I-I' 면으로 자른 단면도들이다.
도 4A 내지 도 7A는 본 발명에 실시예 2에 따른 그래핀 소자의 구조 및 형성 방법을 도시한 사시도들이다.
도 4B 내지 도 7B는 각각 도 4A 내지 도 7A의 I-I' 면으로 자른 단면도들이다.
도 8A 및 도9A는 본 발명의 실시예 3에 따른 그래핀 소자의 구조 및 형성 방법을 도시한 사시도들이다.
도 8B 및 도 9B는 각각 도 8A 및 도 9A의 I-I' 면으로 자른 단면도들이다.
10A 내지 도 10C는 본 발명의 실시예 4에 따른 그래핀의 형성 방법을 도시한 단면도들이다.
도 1b 내지 도 3b는 도 1a 내지 도 3a의 I-I' 면으로 자른 단면도들이다.
도 4A 내지 도 7A는 본 발명에 실시예 2에 따른 그래핀 소자의 구조 및 형성 방법을 도시한 사시도들이다.
도 4B 내지 도 7B는 각각 도 4A 내지 도 7A의 I-I' 면으로 자른 단면도들이다.
도 8A 및 도9A는 본 발명의 실시예 3에 따른 그래핀 소자의 구조 및 형성 방법을 도시한 사시도들이다.
도 8B 및 도 9B는 각각 도 8A 및 도 9A의 I-I' 면으로 자른 단면도들이다.
10A 내지 도 10C는 본 발명의 실시예 4에 따른 그래핀의 형성 방법을 도시한 단면도들이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 식각 영역은 라운드지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
도 1a 내지 도 3a는 본 발명의 실시예 1에 따른 그래핀의 형성 방법을 순차적으로 나타내는 사시도들이고, 도 1b 내지 도 3b는 도 1a 내지 도 3a의 I-I' 면으로 자른 단면도들이다.
<실시예 1>
도 1A 및 도 1B를 참조하면, 기판(1)상에 시드층(5a) 및 보호층(7a)을 형성한다. 상기 기판(1)은 글라스(glass), 플리스틱 등의 절연물질 또는 Si, SiC, Ge 등을 포함한 반도체 물질을 포함할 수 있다.
상기 기판(1) 및 상기 시드층(5a) 사이에 절연막(3)이 개재될 수 있다. 상기 절연막(3)은 실리콘 산화막(SiO2) 또는 실리콘 질화막(SiN)일 수 있다.
상기 시드층(5a)은 전이 금속을 포함할 수 있다. 일례로, 상기 시드층(5a)은 Ni, Co, Cu, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, SiC, Ta, Ti, W, U, V, 및 Zr 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 시드층(5a)은 물리적 증기 증착법(Physical vapor deposition; PVD), 화학 증기 증착법(chemical vapor deposition; CVD), 원자층 증착법(Atom layer deposition; ALD), 또는 증발법(evaporation) 중 어느 하나에 의하여 형성될 수 있다. 상기 보호층(7a)은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiN), 또는 실리콘 산질화막(SiON)을 포함할 수 있다.
도 2A 및 도 2B를 참조하면, 상기 시드층(5a) 및 상기 보호층(7a)의 일부를 패터닝하여 시드패턴(5) 및 보호패턴(7)을 형성할 수 있다. 상기 시드패턴(5) 및 상기 보호패턴(7)은 습식 또는 건식 식각 공정으로 식각되어 상기 시드층(5a) 및 상기 보호층(7a)의 측벽이 노출되도록 패터닝되어 형성될 수 있다. 일례로, 상기 시드패턴(5) 및 상기 보호패턴(7)은 제 1 방향으로 제 1 길이를 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 연장되어 상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이를 갖도록 형성될 수 있다. (상기 제 1 방향은 도 2A의 x축에 해당하고, 상기 제 2 방향은 도 2A의 y축에 해당한다.)
상기 식각 공정은 산, 불화수소(HF), BOE(buffered oxide etch), 염화 제2철(FeCl3) 용액, 질산 제2철(Fe(No3)3)용액, HCl 용액 또는 이들의 혼합용액을 에칭액으로 사용할 수 있다. 다른 예로, 상기 시드층(5a) 및 상기 보호층(7a)은 이온빔식각, 이온빔밀링 또는 스퍼터식각 방법으로 식각될 수 있다.
도 3A 및 도 3B를 참조하면, 상기 시드패턴(5)의 일 측벽 또는 양 측벽에 그래핀층(9)을 형성한다. 일례로, 상기 그래핀층(9)은 상기 시드층(5)의 양 측벽을 따라 형성됨으로써, 상기 제 2 방향으로 연장되고, 서로 대향하는 한 쌍으로 형성될 수 있다.
상기 그래핀층(9)은 화학 증기 증착법, 이온 주입법(Ion Implantation), 에피텍셜 성장법(epitaxial growth) 등의 방법 중 어느 하나에 의하여 형성될 수 있다.
본 발명은 상기 그래핀층(9)이 상기 시드패턴(5)의 측벽을 따라 형성됨으로써, 대면적의 상기 기판(1) 상에 상기 그래핀층(9)을 형성하는 방법을 제공한다. 또한 상기 시드층(5a)의 증착 두께를 조절함으로써, 상기 그래핀층(9)의 폭을 조절할 수 있으므로, 나노미터 크기의 폭을 갖는 상기 그래핀층(9)을 손쉽게 형성할 수 있다. 또한, 상기 그래핀층(9)을 분리하여 적용 가능한 소자에 전사(transfer)하는 공정을 수행하지 않고, 본 발명에 따라 형성된 상기 그래핀층(9)의 구조를 직접 소자에 적용할 수 있다. 이에 따라, 상기 전사 공정을 배제하여 공정을 단순화하고 대면적의 기판상에 안정적인 상기 그래핀층(9)을 형성할 수 있다.
<실시예 2>
도 4A 내지 도 7A는 본 발명에 실시예 2에 따른 그래핀 소자의 구조 및 형성 방법을 도시한 사시도들이며, 도 4B 내지 도 7B는 각각 도 4A 내지 도 7A의 I-I' 면으로 자른 단면도들이다.
도 4A 및 도 4B를 참조하면, 기판(10) 상에 절연막(11)을 형성하고, 상기 절연막(11) 상에 시드층 및 제 1 보호층을 차례로 적층한다.
상기 시드층 및 상기 제 1 보호층의 일부를 패터닝하여 측벽을 노출시켜, 시드패턴(12) 및 제 1 보호패턴(13)을 형성할 수 있다. 일례로, 상기 시드패턴(12) 및 상기 제 1 보호패턴(13)은 제 1 방향으로 제 1 길이를 갖고, 제 2 방향으로 연장되어 상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 시드패턴(12) 및 상기 제 1 보호패턴(13)을 형성하기 위한 식각 공정은 실시예 1에서 설명한 바와 같다.
상기 시드패턴(12)의 일 측벽 또는 양 측벽에 그래핀층(14)을 형성한다. 상기 그래핀층(14)은 단일층 또는 이중층으로 형성될 수 있다. 일례로, 상기 그래핀층(14)은 상기 시드패턴(12)의 양 측벽을 따라 형성됨으로써, 상기 제 2 방향으로 연장되고, 서로 대향하는 한 쌍으로 형성될 수 있다.
상기 그래핀층(14)은 화학 증기 증착법, 이온 주입법(Ion Implantation), 에피텍셜 성장법(epitaxial growth)등의 방법 중 어느 하나에 의하여 형성될 수 있다.
상기 절연막(11), 상기 시드패턴(12), 상기 제 1 보호패턴(13), 및 상기 그래핀층(14)을 컨포멀(conformal)하게 덮는 제 2 보호층(15a)을 형성할 수 있다. 상기 제 2 보호층(15a)은 상기 그래핀층을 보호하는 역할을 할 수 있다.
도 5A 및 도 5B를 참조하면, 상기 제 2 보호층(15a)을 상기 제 1 보호패턴(13) 및 상기 절연막(11)이 노출되도록 식각할 수 있다. 이로써, 상기 그래핀층(14)의 노출된 면을 덮도록 제 2 보호패턴(15)이 형성될 수 있다. 다른 예에서, 상기 제 2 보호층(15a)을 식각하는 과정은 생략될 수 있다.
도 6A 및 도 6B를 참조하면, 상기 제 1 보호패턴(13) 및 상기 시드패턴(12)의 일부를 패터닝할 수 있다. 상기 제 1 보호패턴(13) 및 상기 시드패턴(12)을 패터닝하는 단계는 상기 제 1 보호패턴(13) 및 상기 시드패턴(12)의 일부를 포토 리소그라피 공정 및 식각 공정으로 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 제 1 보호패턴(13) 및 상기 시드패턴(12)을 패터닝하는 단계는, 상기 제 2 방향으로 연장된 상기 시드패턴(12) 및 상기 제 1 보호패턴(13)의 중앙부(16)를 정의하는 단계, 상기 제 2 보호패턴(15)을 식각 마스크로 사용하여 상기 중앙부(16)를 식각하는 단계, 및 상기 중앙부(16)에 의해 상기 시드패턴(12)을 이격시켜 제 1 시드패턴(12a) 및 제 2 시드패턴(12b)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 시드패턴(12)은 분리되어, 제 1 시드패턴(12a) 및 제 2 시드패턴(12b)이 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
다른 예로, 상기 제 1 보호패턴(13) 및 상기 시드패턴(12)을 패터닝하는 것은 광학 리소그라피, 전자 빔 리소그라피(Electron-beam Lithography), 나노임프린트(Nanoimprint), 건식식각, 또는 습식식각 등의 패터닝 공정 중 적어도 하나의 방법을 포함할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 도 5A 및 도 5B의 과정에서 상기 제 2 보호층(15a)을 식각하는 과정을 생략한 경우에는, 상기 제 2 보호층(15a), 제 1 보호패턴(13), 및 상기 시드패턴(12)을 함께 패터닝할 수 있다.
도 7A 및 도 7B를 참조하면, 상기 제 2 보호패턴(도 6A의 15)을 제거하여 상기 그래핀층(14)을 노출시킬 수 있다. 이로써, 서로 이격된 상기 제 1 시드패턴(12a) 및 상기 제 2 시드패턴(12b)을 한 쌍의 상기 그래핀층(14)이 연결된 구조를 갖도록 그래핀 소자가 구성될 수 있다.
상기 그래핀 소자는 저항체, 전도체, 센서 등의 전자 소자로 이용될 수 있다. 일례로, 상기 그래핀 소자가 센서로 이용되는 경우, 가스, 바이오 물질, 습도 등의 환경 변화에 따른 전기적인 특성의 변화를 측정하는 기능을 할 수 있다.
상기 그래핀 소자가 센서로 사용되는 경우, 상기 기판은(10)는 폴리머 물질, 예를 들어 폴리이미드(Polyimide), PET(Polyethylen Terephthalate), PDMS(Polydimethylsiloxane)로 형성될 수 있다. 그러나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 실시예 1에서 언급한 상기 기판으로 형성되는 물질을 포함할 수 있다.
상기 그래핀층(14)은 저항 등의 실제적인 변화량을 감지하는 기능을 할 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 시드패턴들(12a, 12b)은 전극부로 이용될 수 있다. 상기 전극부는 상기 그래핀층(14)과 외부 회로 사이를 전기적으로 연결하는 기능을 할 수 있다.
본 발명에 따른 그래핀 소자는 상기 그래핀층(14)의 표면적이 넓어 센서로서의 감도(sensitivity)가 높은 특징이 있다. 또한, 전술한 바와 같이 상기 그래핀층(14)을 형성하고 이를 바로 소자에 적용함으로써 공정을 단순화할 수 있으며, 전사 공정 시 발생할 수 있는 상기 그래핀층(14)의 손상 등을 방지할 수 있어 안정적인 그래핀 소자를 구현할 수 있다.
<실시예 3>
도 8A 및 도9A는 본 발명의 실시예 3에 따른 그래핀 소자의 구조 및 형성 방법을 도시한 사시도들이며, 도 8B 및 도 9B는 각각 도 8A 및 도 9A의 I-I' 면으로 자른 단면도들이다. 실시예 3은 본 발명에 따라 형성된 그래핀층을 이용한 트랜지스터 소자의 구조 및 형성 방법을 제공한다.
도 8A 및 도 8B를 참조하면, 실시예 1에서 설명한 바와 같이, 기판(20) 상에 절연막(21)을 형성하고, 상기 절연막(21) 상에 시드층 및 제 1 보호층을 차례로 적층한 후, 이를 일부 패터닝하여 상기 시드층 및 상기 제 1 보호층의 측벽을 노출시킴으로써 시드패턴(22) 및 제 1 보호패턴(23)을 형성한다. 일례로, 상기 시드패턴(22) 및 상기 제 1 보호패턴(23)은 제 1 방향으로 제 1 길이를 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 연장되어 상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 시드패턴(22) 및 상기 제 1 보호패턴(23)을 형성하기 위한 식각 공정은 실시예 1 및 실시예 2에서 설명한 바와 같다.
상기 시드패턴(22)의 일 측벽 또는 양 측벽에 그래핀층(24)을 형성한다. 일례로, 상기 그래핀층(24)은 상기 시드패턴(22)의 양 측벽을 따라 형성됨으로써, 상기 제 2 방향으로 연장되고, 서로 대향하는 한 쌍으로 형성될 수 있다.
상기 그래핀층(24)은 화학 증기 증착법, 이온 주입법(Ion Implantation), 에피텍셜 성장법(epitaxial growth)등의 방법 중 어느 하나에 의하여 형성될 수 있다.
그 후, 상기 절연막(21), 상기 시드패턴(22), 상기 제 1 보호패턴(23), 및 상기 그래핀층(24)을 컨포멀(conformal)하게 덮는 제 2 보호층을 형성하고, 상기 제 1 보호층(23) 및 상기 절연막(21)이 노출되도록 식각하여, 상기 그래핀층(24)을 덮는 제 2 보호패턴(25)을 형성할 수 있다.
도 9A 및 도 9B를 참조하면, 상기 제 1 보호패턴(23) 및 상기 시드패턴(도 8A의 22)의 일부를 패터닝할 수 있다. 일례로, 상기 제 1 보호패턴(23) 및 상기 시드패턴(도 8A의 22)을 패터닝하는 단계는, 상기 제 2 방향으로 연장된 상기 시드패턴(도 8A의 22) 및 상기 제 1 보호패턴(23)의 중앙부(28)를 정의하는 단계, 상기 제 2 보호패턴(25)을 식각 마스크로 사용하여 상기 중앙부(28)를 식각하는 단계, 및 상기 중앙부(28)에 의해 상기 시드패턴(도 8A의 22)을 이격시켜 제 1 시드패턴(22a) 및 제 2 시드패턴(22b)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 이로써, 상기 시드패턴(도 8A의 22)은 분리되어, 제 1 시드패턴(22a) 및 제 2 시드패턴(22b)이 서로 이격되도록 형성될 수 있다.
다른 예로, 상기 제 2 보호패턴(25)을 제거하여 상기 그래핀층(24)의 양 측면이 모두 노출되도록 형성할 수 있다.
도 10A 및 도 10B를 참조하면, 상기 기판(20)의 상부면을 컨포멀하게 덮는 게이트 절연막(26)을 형성할 수 있다. 상기 게이트 절연막(26)은 상기 절연막(21), 상기 제 1 보호층(23), 상기 제 2 보호층(25), 및 상기 중앙부(28)를 덮도록 형성될 수 있다. 상기 게이트 절연막(26)은 실리콘 산화막(SiO2), 실리콘 질화막(SiNx) 또는 HfO2 등의 고유전율을 가지는 절연막일 수 있다. 상기 게이트 절연막(26)은 원자층 증착(atomic-layer deposition, ALD), 화학 기상 증착(chemical vapor deposition, CVD), 스핀 코팅 중 어느 하나의 방법으로 증착될 수 있다.
도 11A 및 도 11B를 참조하면, 상기 기판(20) 상에 상기 제 1 및 제 2 시드패턴들(도 9A의 22a, 22b)이 서로 이격된, 상기 중앙부(28) 영역에 게이트 전극(27)을 형성할 수 있다. 상기 게이트 전극(27)은 상기 중앙부(28)에 상기 게이트 절연막(26)을 덮도록 형성되되, 제 1 방향으로 상기 중앙부(28)를 가로지르도록 형성될 수 있다. 상기 게이트 전극(27)은 Ti, Al, TiN, Pt, W 등의 금속 물질 또는 다결정 실리콘 물질을 포함할 수 있다.
일례로, 상기 게이트 전극(27)을 형성하는 것은 상기 기판(20) 상에 다결정 실리콘을 형성하고 불순물을 주입시킨 후 이를 평탄화시키는 단계를 포함할 수 있다. 그 후, 감광막(미도시)을 형성하고 게이트 마스크를 사용하여 게이트 패턴을 형성한 후, 이방성 건식 식각 공정으로 상기 다결정 실리콘을 식각하여 상기 게이트 전극(27)을 형성할 수 있다. 이 후, 상기 감광막을 제거하고 소스 영역 및 드레인 영역을 형성하여 fin FET 구조를 갖는 트랜지스터를 형성할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 시드층들(도 9A의 22a, 22b)은 각각 소스 영역 및 드레인 영역의 전극으로 이용될 수 있다.
상기 그래핀층(24)은 반도체로서 기능을 할 수 있다. 즉, 상기 그래핀층(24)은 상기 시드층(22)의 두께를 조절함으로써 상기 그래핀층(24)의 폭을 나노미터 크기로 조절하거나 상기 그래핀층(24)을 도핑함으로써 밴드갭(bandgab)을 갖도록 형성할 수 있다. 일례로, 상기 그래핀층(24)의 폭을 10nm 이하로 형성하여 밴드갭을 갖도록 형성할 수 있다.
상기 그래핀층(24)은 일반적으로 이용되는 반도체들에 비해 높은 전자이동도를 가지므로, 이를 이용한 고신뢰성의 트랜지스터를 형성할 수 있다.
<실시예 4>
도 12A 내지 도 12C는 본 발명의 실시예 4에 따른 그래핀의 형성 방법을 도시한 단면도들이다.
도 12A를 참조하면, 기판(30) 상에 제 1 시드층(32a), 제 1 보호층(33a), 제 2 시드층(32b), 및 제 2 보호층(33b)을 차례로 적층할 수 있다. 상기 기판(30) 및 상기 제 1 시드층(32a) 사이에 절연막(31)이 게재될 수 있다.
상기 기판(30), 상기 제 1 및 제 2 시드층들(32a, 32b), 상기 제 1 및 제 2 보호층들(33a, 33b), 및 상기 절연막(31)의 물질 및 형성 방법은 실시예 1에 설명한 바와 같다.
도 12B를 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 시드층들(32a, 32b), 상기 제 1 및 제 2 보호층들(33a, 33b)의 일부를 패터닝하여 각각 제 1 및 제 2 시드패턴들(32c, 32d) 및 제 1 및 제 2 보호패턴들(33c, 33d)을 형성할 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 시드패턴들(32c, 32d) 및 상기 제 1 및 제 2 보호패턴들(33c, 33d)은 식각 공정으로 식각되어 측벽이 노출되도록 패터닝됨으로써 형성될 수 있다. 일례로, 상기 제 1 및 제 2 시드패턴들(32c, 32d) 및 상기 제 1 및 제 2 보호패턴들(33c, 33d)은 제 1 방향으로 제 1 길이를 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 연장되어 상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 식각 공정은 실시예 1에서 설명한 바와 같다.
도 12C를 참조하면, 상기 제 1 및 제 2 시드패턴들(32c, 32d)의 일 측벽 또는 양 측벽에 그래핀층(34)을 형성한다. 일례로, 상기 그래핀층(34)은 상기 제 1 및 제 2 시드패턴들(32c, 32d)의 양 측벽을 따라 형성됨으로써, 이중층으로 형성될 수 있다. 상기 그래핀층(34)은 상기 제 2 방향으로 연장되어, 서로 대향하는 두 쌍으로 형성될 수 있다. 상기 그래핀층(34)은 화학 증기 증착법, 이온 주입법(Ion Implantation), 에피텍셜 성장법(epitaxial growth)등의 방법 중 어느 하나에 의하여 형성될 수 있다.
본 실시예에 따른 그래핀의 형성 방법은 상기 제 1 및 제 2 시드패턴들(32c, 32d)의 측벽을 따라 형성됨으로써, 이중층의 상기 그래핀층(34)을 제공한다. 이로써, 상기 그래핀층(34)이 반도체의 성질을 갖도록 이용할 수 있다. 즉, 상기 제 1 및 제 2 시드패턴들(32c, 32d)의 두께를 조절하여, 이에 따라 형성되는 상기 그래핀층(34)의 두께를 조절함에 따라 상기 그래핀층(34)이 밴드갭을 형성할 수 있다.
또한, 상기 그래핀층(34)을 분리하여 적용 가능한 소자에 전사(transfer)하는 공정을 수행하지 않고, 본 발명에 따라 형성된 상기 그래핀층(34)의 구조를 직접 소자에 적용할 수 있다. 일례로, 본 실시예에 따라 형성된 그래핀층(34)은 앞서 설명한 실시예 2 및 실시예 3에 개시한 그래핀 소자에도 적용할 수 있다. 이에 따라, 상기 전사 공정을 배제하여 대면적의 기판상에 공정을 단순화하고 안정적인 상기 그래핀층(34)을 형성할 수 있다.
본 발명에 따른 그래핀 소자 및 형성 방법은 본 실시예들에 한정되지 않으며, 이용가능한 모든 전자 소자에 적용될 수 있다.
Claims (13)
- 기판 상에 시드층 및 보호층을 차례로 형성하는 단계;
상기 시드층 및 상기 보호층을 패터닝하여 제 1 방향으로 제 1 길이를 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 연장되어, 상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이를 갖는 시드패턴 및 보호패턴을 형성하는 단계; 및
상기 시드패턴의 적어도 일 측벽에 상기 그래핀(graphene)을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 그래핀을 형성하는 단계는,
상기 시드패턴의 양 측벽에 한 쌍의 그래핀들을 형성하는 단계를 포함하되,
상기 시드패턴의 양 측벽을 따라 상기 제 2 방향으로 연장되어 상기 한 쌍의 그래핀들이 서로 대향하도록 형성되는 단계를 포함하는 그래핀의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 그래핀을 형성하는 단계는 화학 증기 증착법, 이온 주입법, 및 에피텍셜 성장법 중 적어도 하나를 이용하여 형성하는 단계를 포함하는 그래핀의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 시드층은 Ni, Co, Cu, Fe, Pt, Au, Al, Cr, Mg, Mn, Mo, Rh, Si, SiC, Ta, Ti, W, U, V, 및 Zr 중 적어도 하나를 포함하는 그래핀의 형성 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 기판 및 상기 시드층의 사이에 절연막을 형성하는 단계를 더 포함하되,
상기 절연막은 실리콘 산화막, 실리콘 질화막, 및 실리콘 산질화막 중 적어도 하나를 포함하는 그래핀의 형성 방법. - 상기 기판 상에 시드층 및 제 1 보호층을 차례로 형성하는 단계;
상기 시드층 및 상기 제 1 보호층을 패터닝하여 제 1 방향으로 제 1 길이를 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향으로 연장되어, 상기 제 1 길이보다 긴 제 2 길이를 갖는 시드패턴 및 제 1 보호패턴을 형성하는 단계;
상기 시드패턴의 적어도 일 측벽에 상기 그래핀(graphene)을 형성하는 단계;
상기 그래핀을 덮는 제 2 보호패턴을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 보호패턴, 및 상기 시드패턴을 패터닝하여, 서로 이격된 제 1 및 제 2 시드패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 소자의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 시드패턴들을 형성하는 단계는,
상기 제 2 방향으로 연장된 상기 시드패턴 및 상기 제 1 보호패턴의 중앙부를 정의하는 단계;
상기 제 2 보호패턴을 식각 마스크로 사용하여 상기 중앙부를 식각하는 단계; 및
상기 중앙부에 의해 상기 시드패턴을 이격시켜 제 1 및 제 2 시드패턴들을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 소자의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 2 보호패턴을 형성하는 단계는,
상기 기판의 상부면을 덮는 제 2 보호층을 형성하는 단계;
상기 제 1 보호패턴이 노출되도록 제 2 보호층을 평탄화하여, 상기 그래핀을 덮는 제 2 보호패턴을 형성하는 단계를 포함하는 그래핀 소자의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 시드패턴들을 형성하는 단계 이후에, 상기 제 2 보호패턴을 제거하는 단계를 더 포함하는 그래핀 소자의 형성 방법. - 제 6 항에 있어서,
상기 기판의 상부면을 덮는 게이트 절연막을 형성하는 단계; 및
상기 제 1 및 제 2 시드패턴들 사이에 게이트 전극을 형성하는 단계를 더 포함하는 그래핀 소자의 형성 방법. - 기판 상에 배치되되, 제 1 방향으로 폭을 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향의 동일선 상에 서로 이격되도록 배치된 제 1 및 제 2 전극;
상기 제 1 및 제 2 전극의 적어도 일 측벽을 따라 배치된 그래핀층; 및
상기 제 1 및 제 2 전극 상부에 배치된 보호층을 포함하되,
상기 그래핀층은 상기 제 1 및 제 2 전극을 연결하도록 배치된 그래핀 소자. - 기판 상에 배치되되, 제 1 방향으로 폭을 갖고, 상기 제 1 방향과 수직하는 제 2 방향의 동일선 상에 서로 이격되도록 배치된 제 1 및 제 2 시드패턴들;
상기 제 1 및 제 2 시드패턴들의 적어도 일 측벽을 따라 배치되고, 제 1 및 제 2 시드패턴들을 연결하는 그래핀층;
상기 제 1 및 제 2 시드패턴 상에 배치된 제 1 보호층;
상기 그래핀층을 덮도록 배치된 제 2 보호층;
상기 기판, 상기 제 1 보호층 및 상기 제 2 보호층의 상부면을 덮도록 배치된 게이트 절연막; 및
상기 제 1 및 제 2 시드패턴 사이에 배치된 게이트 전극을 포함하는 그래핀 소자. - 제 12 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 시드패턴들 각각은 복수개의 서브 시드패턴들을 포함하고, 상기 복수개의 서브 시드패턴들의 사이에 상기 제 1 보호층을 포함하는 그래핀 소자.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US13/335,709 US20120168723A1 (en) | 2010-12-29 | 2011-12-22 | Electronic devices including graphene and methods of forming the same |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR20100138022 | 2010-12-29 | ||
KR1020100138022 | 2010-12-29 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20120076297A true KR20120076297A (ko) | 2012-07-09 |
Family
ID=46710028
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020110115828A KR20120076297A (ko) | 2010-12-29 | 2011-11-08 | 그래핀의 형성 방법 및 이를 이용한 전자 소자와 그 형성 방법 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20120076297A (ko) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9128377B2 (en) | 2013-01-29 | 2015-09-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Method for forming graphene pattern |
KR20150143267A (ko) * | 2014-06-13 | 2015-12-23 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 얇은 시트 핀펫 장치 |
US10411135B2 (en) | 2015-06-08 | 2019-09-10 | Synopsys, Inc. | Substrates and transistors with 2D material channels on 3D geometries |
-
2011
- 2011-11-08 KR KR1020110115828A patent/KR20120076297A/ko not_active Application Discontinuation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9128377B2 (en) | 2013-01-29 | 2015-09-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Method for forming graphene pattern |
KR20150143267A (ko) * | 2014-06-13 | 2015-12-23 | 타이완 세미콘덕터 매뉴팩쳐링 컴퍼니 리미티드 | 얇은 시트 핀펫 장치 |
US9711647B2 (en) | 2014-06-13 | 2017-07-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Thin-sheet FinFET device |
US10937908B2 (en) | 2014-06-13 | 2021-03-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Thin-sheet FinFET device |
US10411135B2 (en) | 2015-06-08 | 2019-09-10 | Synopsys, Inc. | Substrates and transistors with 2D material channels on 3D geometries |
US10950736B2 (en) | 2015-06-08 | 2021-03-16 | Synopsys, Inc. | Substrates and transistors with 2D material channels on 3D geometries |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20120168723A1 (en) | Electronic devices including graphene and methods of forming the same | |
US8344358B2 (en) | Graphene transistor with a self-aligned gate | |
US9142635B2 (en) | Graphene electronic device and method of fabricating the same | |
KR101919424B1 (ko) | 트랜지스터 및 그 제조방법 | |
US9293596B2 (en) | Graphene devices and methods of manufacturing the same | |
US9257528B2 (en) | Graphene electronic device and method of fabricating the same | |
US9105702B2 (en) | Transistors from vertical stacking of carbon nanotube thin films | |
US8932919B2 (en) | Vertical stacking of graphene in a field-effect transistor | |
US10008605B2 (en) | Connecting structure and method for manufacturing the same, and semiconductor device | |
KR101878751B1 (ko) | 그래핀 구조체 및 그 제조방법과, 그래핀 소자 및 그 제조방법 | |
US8859439B1 (en) | Solution-assisted carbon nanotube placement with graphene electrodes | |
KR101919426B1 (ko) | 그래핀 전자 소자 및 그 제조 방법 | |
US8658461B2 (en) | Self aligned carbide source/drain FET | |
KR20120076297A (ko) | 그래핀의 형성 방법 및 이를 이용한 전자 소자와 그 형성 방법 | |
KR20120042655A (ko) | 대면적 그라핀 기판 및 그라핀 소자의 형성방법 | |
CN114068703B (zh) | 晶体管及制备方法 | |
CN113644109B (zh) | 晶体管及其制备方法 | |
Heo et al. | Graphene Based Tunable Schottky Diode for High Performance Devices | |
KR20100097844A (ko) | 전계 효과 트랜지스터 소자 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
WITN | Withdrawal due to no request for examination |