形成石墨烯的方法技术

提供一种形成石墨烯的方法。形成石墨烯的方法包括：当对放置在反应室中的基板施加偏压时用等离子体处理基板的表面；以及通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在基板的表面上生长石墨烯。

Method of graphene formation

【技术实现步骤摘要】
形成石墨烯的方法
本公开涉及一种形成石墨烯的方法，更具体地，涉及在基板上直接形成石墨烯的方法。
技术介绍
在半导体器件的领域中，已经积极地进行了对石墨烯的研究，以解决由金属布线的宽度减小引起的电阻增大并满足新的金属阻挡材料发展的需要。石墨烯是具有由二维连接的碳原子形成的六边形蜂窝结构的材料，并且石墨烯的厚度非常小。石墨烯可以具有原子尺寸的厚度。与硅(Si)相比，这样的石墨烯可以具有高电迁移率、令人满意的热特性、化学稳定性和宽的表面面积。
技术实现思路
提供了在基板上直接形成石墨烯的方法。另外的方面将部分地在下面的描述中阐述，并将部分地从该描述变得明显，或者可以通过实践给出的实施方式而掌握。根据一实施方式的一方面，一种形成石墨烯的方法可以包括：当对放置在反应室中的基板施加偏压时用等离子体处理基板的表面；以及通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在基板的表面上生长石墨烯。在一些实施方式中，处理基板的表面可以包括在基板的表面上形成引起活性碳的吸附的电荷和活性位点中的至少一种。活性位点可以包括粗糙和缺陷中的至少一种。在一些实施方式中，处理基板的表面可以包括：将预处理气体注入到反应室中；将偏压施加到基板；以及当施加偏压到基板时在反应室中产生等离子体。在一些实施方式中，预处理气体可以包括惰性气体、氢气、氧气、氨气、氯气、溴气、氟气和碳氟化合物中的至少一种。在一些实施方式中，施加偏压到基板可以包括供应偏置功率到基板。偏置功率可以在从约1W至约100W的范围内。在一些实施方式中，生长石墨烯可以包括：将包含碳源的反应气体注入到反应室中；以及通过在反应室中产生等离子体而在基板的表面上直接生长石墨烯。在一些实施方式中，反应气体还可以包括惰性气体和氢气中的至少一种。在一些实施方式中，处理基板的表面和生长石墨烯可以在约1000℃或更低的处理温度进行。在一些实施方式中，处理基板的表面可以在比生长石墨烯低的处理压力进行。处理基板的表面可以在约0.02托至约5.0托的处理压力进行。在一些实施方式中，用于处理基板的表面的等离子体可以由射频(RF)等离子体产生装置和微波(MW)等离子体产生装置中的至少一个产生。用于生长石墨烯的等离子体可以由射频(RF)等离子体产生装置和微波(MW)等离子体产生装置中的至少一个产生。在一些实施方式中，处理基板的表面时的等离子体功率可以大于生长石墨烯时的等离子体功率。处理基板的表面时的等离子体功率可以在从约10W至约4000W的范围内。在一些实施方式中，生长石墨烯还可以包括向基板施加偏压。在一些实施方式中，基板可以包括IV族半导体材料、半导体化合物、金属和绝缘材料中的至少一种。基板还可以包括掺杂剂。根据另一实施方式的一方面，一种形成石墨烯的方法可以包括：通过向基板施加偏压来处理基板的表面；以及在基板的表面上生长石墨烯。在一些实施方式中，处理基板的表面可以包括：将预处理气体注入到反应室中；将偏压施加到基板；以及当施加偏压到基板时在反应室中产生等离子体。在一些实施方式中，生长石墨烯可以包括：将包含碳源的反应气体注入到反应室中；以及通过在反应室中产生等离子体而在基板的表面上直接生长石墨烯。根据另一实施方式的一方面，一种形成石墨烯的方法可以包括：制备包括等离子体处理过的表面的基板以及通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在基板的等离子体处理过的表面上生长石墨烯。制备基板可以包括当施加偏压到基板时对基板执行等离子体操作。在一些实施方式中，制备基板可以包括：将包括等离子体处理过的表面的基板放置在反应室中；将预处理气体注入到反应室中；将偏压施加到基板；以及当施加偏压到反应室中的基板时在反应室中产生等离子体。在一些实施方式中，预处理气体可以包括惰性气体、氢气、氧气、氨气、氯气、溴气、氟气和碳氟化合物中的至少一种。基板可以包括IV族半导体材料、半导体化合物、金属和绝缘材料中的至少一种。在一些实施方式中，制备基板可以在约1000℃或更低的处理温度、在约0.02托至约5.00托的范围内的处理压力、在从约1W至约100W的范围内的偏置功率以及在从约10W至约4000W的范围内的等离子体功率下进行。在一些实施方式中，在基板的等离子体处理过的表面上生长石墨烯可以包括：将包含碳源的反应气体注入到反应室中以及当包括等离子体处理过的表面的基板在反应室中时从反应气体在反应室中产生等离子体。附图说明从以下结合附图对实施方式的描述，这些和/或其它的方面将变得明显并更容易理解，附图中：图1至图8是示出根据一示例实施方式的形成石墨烯的方法的视图；图9是示出在根据第一方法(包括在硅基板的预处理工艺中施加偏压到硅基板的工艺)和根据第二方法(不包括在硅基板的预处理工艺中施加偏压到硅基板的工艺)在硅基板的表面上生长石墨烯之后从硅基板的表面测量的拉曼光谱的视图；图10是示出在根据第一方法(包括在硅基板的预处理工艺中施加偏压到硅基板的工艺)和根据第二方法(不包括在硅基板的预处理工艺中施加偏压到硅基板的工艺)在硅基板的表面上生长石墨烯之后形成在硅基板的表面上的Si-C键的量的视图；图11至图12是示出根据另一示例实施方式的形成石墨烯的方法的视图；以及图13是根据一些示例实施方式的用于形成石墨烯的装置的剖视图。具体实施方式现在将详细参照实施方式，其示例在附图中示出。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且为了图示的清楚，可以夸大元件的尺寸。在这方面，当前的实施方式可以具有不同的形式，并且不应被解释为限于这里阐述的描述。因此，下面通过参照附图仅描述了实施方式以说明各方面。如这里所用的，术语“和/或”包括一个或更多个相关所列项目的任何和所有组合。诸如“……中的至少一个”的表述，当在一列元件(例如A、B和C)之后时，修饰整列元件而不是修饰该列的单个元件。例如，“A、B和C中的至少一个”和“A、B或C中的至少一个”可以被解释为覆盖以下组合中的任一个：A；B；A和B；A和C；B和C；以及A、B和C。在以下的描述中，当一元件被称为在另一元件“之上”或“上”时，它可以直接在该另一元件上同时与该另一元件接触，或者可以在该另一元件上方而不与该另一元件接触。除非另外地说明，否则单数形式的术语可以包括复数形式。还将理解的，这里使用的术语“包括”和/或“包含”指定所述特征或元件的存在，但是不排除一个或更多个其它特征或元件的存在或添加。用定冠词或指示代词指代的元件可以被解释为元件或多个元件，即使它具有单数形式。方法的操作可以以适当的顺序执行，除非在顺序方面被明确描述或被相反地描述。也就是，操作不限于描述操作的顺序。示例或示范性术语在这里仅用于描述技术思想，而不应被认为是为了限制的目的，除非由权利要求书限定。石墨烯是具有由二维连接的碳原子形成的六边形蜂窝结构的材料，并且石墨烯的厚度非常小，也就是，石墨烯具有原子尺寸的厚度。与硅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成石墨烯的方法，该方法包括：/n当对放置在反应室中的基板施加偏压时用等离子体处理所述基板的表面；以及/n通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在所述基板的所述表面上生长石墨烯。/n

【技术特征摘要】
20181001 KR 10-2018-01171011.一种形成石墨烯的方法，该方法包括：
当对放置在反应室中的基板施加偏压时用等离子体处理所述基板的表面；以及
通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)在所述基板的所述表面上生长石墨烯。


2.根据权利要求1所述的方法，其中
处理所述基板的所述表面包括：在所述基板的所述表面上形成引起活性碳的吸附的电荷和活性位点中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的方法，其中所述活性位点包括粗糙和缺陷中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的方法，其中处理所述基板的所述表面包括：
将预处理气体注入到所述反应室中；
将所述偏压施加到所述基板；以及
当施加所述偏压到所述基板时在所述反应室中产生所述等离子体。


5.根据权利要求4所述的方法，其中所述预处理气体包括惰性气体、氢气、氧气、氨气、氯气、溴气、氟气和碳氟化合物中的至少一种。


6.根据权利要求4所述的方法，其中
施加所述偏压到所述基板包括供应偏置功率到所述基板，并且
所述偏置功率在从1W至100W的范围内。


7.根据权利要求1所述的方法，其中生长所述石墨烯包括：
将包含碳源的反应气体注入到所述反应室中；以及
通过在所述反应室中产生等离子体，在所述基板的所述表面上直接生长所述石墨烯。


8.根据权利要求7所述的方法，其中所述反应气体还包括惰性气体和氢气中的至少一种。


9.根据权利要求7所述的方法，其中处理所述基板的所述表面和生长所述石墨烯在1000℃或更低的处理温度进行。


10.根据权利要求7所述的方法，其中处理所述基板的所述表面在比生长所述石墨烯低的处理压力进行。


11.根据权利要求7所述的方法，其中处理所述基板的所述表面在0.02托至5.0托的处理压力进行。


12.根据权利要求7所述的方法，其中
用于处理所述基板的所述表面的等离子体由射频(RF)等离子体产生装置和微波(MW)等离子体产生装置中的至少一个产生，并且
用于生长所述石墨烯的等离子体由射频(RF)等离子体产生装置和微波(MW)等离子体产生装置中的至少一个产生。


13.根据权利要求7所述的方法，其中处理所述基板的所述表面时的等离子体功率大于生长所述石墨烯时的等离子体功率。


14.根据权利要求7所述的方法，其中处理所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：申建旭，金昌炫，山本薰，李昌锡，宋伣在，李殷奎，卞卿溵，申铉振，安星柱，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR