石墨烯納米網(wǎng)的制造方法和半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】在石墨烯（11）上堆積多個(gè)粒子（12），該粒子具有在規(guī)定的溫度以上吸收碳的性質(zhì)。進(jìn)行加熱直至粒子（12）的溫度為規(guī)定的溫度以上，使粒子（12）吸收構(gòu)成石墨烯（11）的該粒子（12）下面的部分的碳。除去粒子（12）。由此得到石墨烯納米網(wǎng)（10）。
【專利說明】石墨烯納米網(wǎng)的制造方法和半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及石墨烯納米網(wǎng)的制造方法和半導(dǎo)體裝置的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]使用娃的大規(guī)模集成電路(LS1:large scale integration)為代表的半導(dǎo)體器件，通過微細(xì)化，實(shí)現(xiàn)了在速度、消耗電力方面等性能提高。但是，晶體管的柵極長度達(dá)到數(shù)十納米，出現(xiàn)微細(xì)化的弊端，與性能提高不一定相關(guān)的狀況正在出現(xiàn)。進(jìn)一步地，關(guān)于柵極長度，據(jù)說IOnm左右是物理上微細(xì)化的極限。在這樣的狀況中，作為用于不依賴于微細(xì)化而實(shí)現(xiàn)性能提高的I個(gè)手段，研究了對晶體管的溝道，使用電荷的遷移率比硅高的材料。
[0003]作為這樣的材料的例子，可舉出碳納米管(CNT:Carbon NanoTube )和石墨烯(Graphene)。石墨烯是作為層狀結(jié)晶的石墨(Graphite)的I層,碳(C)原子是以蜂巢狀結(jié)合的理想的二維材料。碳納米管是將石墨烯制為筒狀的材料。碳納米管和石墨烯均具有優(yōu)異的性質(zhì)，對于石墨烯，由于其平面的形狀，與半導(dǎo)體工藝的親和性更高。此外，石墨烯具有非常高的電荷遷移率，同時(shí)具有高熱傳導(dǎo)性和高機(jī)械強(qiáng)度。
[0004]但是，由于石墨烯中不存在能隙，即使直接將石墨烯用于溝道，也不能取得通斷t匕。因此，提出了使石墨烯生成能隙的多種嘗試。例如，提出了將石墨烯周期性地挖孔的結(jié)構(gòu)即石墨烯納米網(wǎng)。石墨烯納米網(wǎng)也被稱為反點(diǎn)晶格。此外,作為石墨烯納米網(wǎng)的形成方法，提出了利用嵌段共聚物的自己組織化現(xiàn)象，在嵌段共聚物中制作納米網(wǎng)結(jié)構(gòu)，將其作為掩膜，加工石墨烯的方法。
[0005]但是，由現(xiàn)有的方法制造的石墨烯納米網(wǎng)不能得到充分的能隙，即使將其用于溝道，得到充分的通斷比也是困難的。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]非專利文獻(xiàn)
[0008]非專利文獻(xiàn)1:K.S.Novoselov, et al./iElectronicField Effect in AtomicallyThin Carbon Films”，Science，306，2004，666
[0009]非專利文獻(xiàn)2:J.Bai et al.，“Graphene Nanomesh”，Nature Nanotech5，2010，190
[0010]非專利文獻(xiàn)3:D.Kondo et al.，uLow-TemperatureSynthesis of Grapheneand Fabrication of Top-Gated Field Effect Transistorswithout Using TransferProcess”，Applied Physics Express3, 2010, 025102
[0011]非專利文獻(xiàn)4:X.Liang et al.，“Formationof Bandgap and Subbands inGraphene Nanomeshes with Sub-1Onm Ribbon WidthFabricated via NanoimprintLithographyGraphene Nanomesh，，，Nano Lett.10，2010，2454

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的在于，提供能夠獲得充分能隙的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法和半導(dǎo)體裝置的制造方法。[0013]石墨烯納米網(wǎng)的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，在石墨烯上堆積多個(gè)粒子，該粒子具有在規(guī)定的溫度以上吸收碳的性質(zhì)，進(jìn)行加熱直至上述粒子的溫度為上述規(guī)定的溫度以上，使上述粒子吸收構(gòu)成上述石墨烯的該粒子下面的部分的碳，除去上述粒子。
[0014]半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，在基板上形成在石墨烯納米網(wǎng)的兩端設(shè)有源極和漏極的結(jié)構(gòu)，形成控制上述源極和上述漏極之間的上述石墨烯納米網(wǎng)的電位的柵極。形成上述結(jié)構(gòu)時(shí)，在成為上述石墨烯納米網(wǎng)的石墨烯上堆積多個(gè)粒子，該粒子具有在規(guī)定的溫度以上吸收碳的性質(zhì)，進(jìn)行加熱直至上述粒子的溫度為上述規(guī)定的溫度以上，使上述粒子吸收構(gòu)成上述石墨烯的該粒子下面的部分的碳，除去上述粒子。
[0015]光探測器的制造方法的一個(gè)實(shí)施方式中，在基板上形成如下結(jié)構(gòu)，S卩，在石墨烯納米網(wǎng)的兩端設(shè)有陽極和陰極，在上述石墨烯納米網(wǎng)的上述陽極和上述陰極之間的部分存在pn結(jié)。形成上述結(jié)構(gòu)時(shí)，在成為上述石墨烯納米網(wǎng)的石墨烯上堆積多個(gè)粒子，該粒子具有在規(guī)定的溫度以上吸收碳的性質(zhì)，進(jìn)行加熱直至上述粒子的溫度為上述規(guī)定的溫度以上，使上述粒子吸收構(gòu)成上述石墨烯的該粒子下面的部分的碳，除去上述粒子。
[0016]根據(jù)上述的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法等，能夠以簡便的方法得到充分的能隙。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1A是表示第I實(shí)施方式的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法的圖。
[0018]圖1B是繼圖1A之后表示石墨烯納米網(wǎng)的制造方法的圖。
[0019]圖1C是繼圖1B之后表示石墨烯納米網(wǎng)的制造方法的圖。
[0020]圖1D是表不石墨稀和基板關(guān)系的其他例子的圖。
[0021]圖2是表示用于粒子的堆積的裝置的例子的圖。
[0022]圖3A是表示堆積在基板上的納米粒子的掃描型電子顯微鏡圖像的一例的圖。
[0023]圖3B是表示納米粒子的直徑分布的圖。
[0024]圖4A是表示堆積粒子的方法的圖。
[0025]圖4B是繼圖4A之后表示堆積粒子的方法的圖。
[0026]圖5A是表示第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0027]圖5B是繼圖5A之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0028]圖5C是繼圖5B之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0029]圖是繼圖5C之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0030]圖6A是表示第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0031]圖6B是繼圖6A之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0032]圖6C是繼圖6B之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0033]圖7是表不第3實(shí)施方式、第4實(shí)施方式的變形例的圖。
[0034]圖8A是表示第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0035]圖8B是繼圖8A之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0036]圖8C是繼圖8B之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0037]圖8D是繼圖8C之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0038]圖8E是繼圖8D之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0039]圖9A是表示第6實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。[0040]圖9B是繼圖9A之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0041]圖9C是繼圖9B之后表示半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0042]圖10是表示第7實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]以下，關(guān)于實(shí)施方式，參照附加的附圖作具體的說明。
[0044](第I實(shí)施方式)
[0045]首先，對第I實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1A?圖1C是按照工序順序表示第I實(shí)施方式的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法的圖。
[0046]首先，如圖1A所示，在基板14上準(zhǔn)備石墨烯11。例如，將用膠帶從石墨結(jié)晶剝離的石墨烯11貼合在基板14上。另外，可以作為基板14使用SiC基板，將基板14退火而在其表面形成石墨烯11。另外，也可利用由化學(xué)氣相沉積(CVD:chemical vapor deposition)法合成的石墨烯。應(yīng)予說明，石墨烯11沒有必要與基板14連接，例如，如圖1D所示，通過在基板14上設(shè)置的支持部材15將石墨烯11懸掛，可以在石墨烯11和基板14之間存有空間。
[0047]接下來，如圖1B所示，在石墨烯11上堆積粒子12，該粒子具有在規(guī)定的溫度以上吸收碳的性質(zhì)。作為粒子12的材料，例如，可舉出N1、Co、Fe、Cu、Ru、T1、Ta、Mo、Pt、Pd、W、Re、和V等?？墒褂眠@些金屬的合金。另外，這些材料中，特別優(yōu)選N1、Co和Fe的單質(zhì)金屬或合金。這些材料可作為形成碳納米管等時(shí)的催化劑使用。粒子12的尺寸優(yōu)選根據(jù)要制造的石墨烯納米網(wǎng)的孔的大小確定，例如，設(shè)置為0.5nm?IOOnm左右。
[0048]其中，關(guān)于堆積粒子12的方法的一例進(jìn)行說明。圖2是表示用于粒子12的堆積的裝置的例子的圖。使用該裝置方法中，利用低壓He氣中的激光燒蝕產(chǎn)生納米粒子。具體的，將1.9SLM (標(biāo)準(zhǔn)升每分鐘)的He氣導(dǎo)入生成室61，將生成室61的壓力調(diào)整為約lkPa。接下來，對設(shè)置于生成室61的金屬靶62，例如Co靶由脈沖激光63照射。其中，作為脈沖激光63,例如,使用YAG (Yttrium Aluminum Garnet)激光的2倍波(532nm)的激光,將功率設(shè)置為2W，脈沖的重復(fù)頻率設(shè)置為20Hz。利用激光的照射由金屬靶62生成金屬蒸汽，該金屬蒸汽由He氣驟冷,形成粒徑為Inm?IOOnm左右的粒子。粒徑為Inm?IOOnm左右的粒子叫做納米粒子。接下來，將粒子利用He氣輸送至微粒尺寸分選部(沖擊器)64。
[0049]沖擊器64是利用粒子的慣性而將某一尺寸以上的粒子除去的裝置。由于納米粒子一般的通過凝集等伴隨時(shí)間成長，納米粒子的尺寸存在下限。因此，利用沖擊器64將某一尺寸以上的納米粒子除去，控制通過沖擊器64的納米粒子的尺寸。其中，例如,可在將通過沖擊器64的納米粒子的直徑為約4nm的條件下，使用沖擊器64。然后，將利用沖擊器64而進(jìn)行了尺寸分選的納米粒子通過使用泵65和66的差壓排氣將其導(dǎo)入與泵67連接的10_3Pa左右壓力的堆積室70。導(dǎo)入堆積室70的過程中納米粒子變?yōu)槭鵂?，與配置于載物臺68的基板69基本垂直碰撞并進(jìn)行堆積。該方法中，粒子12不以最緊密填充進(jìn)行排列而采取隨機(jī)的配置。圖3A表示基板上被堆積的納米粒子的掃描型電子顯微鏡像的一例，圖3B表示該納米粒子的直徑D的分布。
[0050]上述的方法是所謂的干法，但是也可以利用液相法將粒子12堆積在石墨烯11上。液相法中，例如，如圖4A所示，在分散有粒子12的懸濁液21中浸潰石墨烯11和基板14，接下來，如圖4B所不，將石墨稀11和基板14從懸池液21中提起。
[0051]應(yīng)予說明，將干法和液相法比較，使用干法的情況下，在粒子12的堆積時(shí)，石墨烯11中產(chǎn)生的污染受到抑制。因此，優(yōu)選采用干法。
[0052]將粒子12堆積在石墨烯11上之后，例如在退火爐內(nèi)等，進(jìn)行加熱直至粒子12的溫度為吸收碳的溫度以上，使粒子12吸收石墨烯11的構(gòu)成該粒子12下面的部分的碳。該結(jié)果，如圖1C所示，在石墨烯11的吸收碳的部分形成孔13。應(yīng)予說明，粒子12吸收碳的溫度因其材料不同而不同，多數(shù)材料中是300°C以上。另外，粒子12的溫度超過700°C時(shí)，有時(shí)粒子12在石墨烯11上表面擴(kuò)散。因此，將粒子12加熱的溫度優(yōu)選設(shè)置在300°C?700°C。作為粒子12的材料使用Co的情況，將加熱溫度，例如設(shè)置在400°C?500°C左右。另外，力口熱的時(shí)間可根據(jù)粒子12的材料和大小，以及形成的孔13的大小進(jìn)行確定，例如30分鐘左右。某一時(shí)間為止，加熱時(shí)間越長孔13越大。由于粒子12可吸收的碳的量存在上限，SP使進(jìn)行比其更長的時(shí)間的加熱，孔13也難以變大。因此，使用適當(dāng)?shù)牟牧虾痛笮〉牧Ｗ?2時(shí)，對加熱時(shí)間不進(jìn)行嚴(yán)密控制也能夠穩(wěn)定得到一定大小的孔13。進(jìn)行加熱的氣氛沒有特別限定，例如，取氬和氫氣的混合氣的氣氛，將退火爐內(nèi)的壓力設(shè)置為約lkPa。
[0053]接下來，如圖1C所示，將吸收了碳的粒子12除去。粒子12的除去中，例如，在稀鹽酸或氯化鐵水溶液等的酸性溶液中浸潰粒子12等，將粒子12溶解。浸潰時(shí)間，例如設(shè)置在I分鐘左右。該結(jié)果，得到在石墨烯11上形成多個(gè)孔13而構(gòu)成的石墨烯納米網(wǎng)10。
[0054]根據(jù)本實(shí)施方式的方法，能夠穩(wěn)定形成微細(xì)的孔13，伴隨該過程，石墨烯納米網(wǎng)10的頸(neck)寬也能夠穩(wěn)定形成微細(xì)的結(jié)構(gòu)。由于頸寬越狹窄，石墨烯納米網(wǎng)的能隙變得越大，因此能夠穩(wěn)定得到大的能隙。根據(jù)非專利文獻(xiàn)4可知，石墨烯納米網(wǎng)的能隙Eg呈現(xiàn)與頸寬W (nm)成反比例的依存性(Eg N 0.95/W (eV))。利用現(xiàn)有的方法得到的頸寬盡管較小也在7nm左右，與此相對，根據(jù)本實(shí)施方式的方法，能夠得到5nm以下的頸寬。該結(jié)果表明能夠得到大的能隙，并能夠得到大的通斷比。另外，通過控制粒子12的尺寸和密度，能夠控制能隙的大小。
[0055]應(yīng)予說明，與頸寬相比，在孔13極端大的情況下，存在大的電流不會流通的情況。因此，優(yōu)選將孔13的尺寸和頸寬設(shè)置為相同程度。例如，頸寬優(yōu)選在孔13的尺寸的±20%的范圍內(nèi)。
[0056]用干法將粒子12堆積在石墨烯11上時(shí)，如上述的那樣，粒子12不規(guī)則排列，形成的孔13的排列也是不規(guī)則的，其頸寬有波動產(chǎn)生。因此，測定頸寬是困難的。但是，這種情況下的能隙與假定相同大小的孔13以相同的密度在石墨烯納米網(wǎng)10上規(guī)則排列時(shí)的能隙是相同程度的。因此，即使孔13的排列是不規(guī)則的，此時(shí)的頸寬可以看做與假定相同大小的孔13以相同的密度在石墨烯納米網(wǎng)10上規(guī)則排列時(shí)的頸寬是相同程度的。
[0057](第2實(shí)施方式)
[0058]接下來，對第2實(shí)施方式進(jìn)行說明。第2實(shí)施方式中，吸收碳的粒子12的蝕刻方法與第I實(shí)施方式不同。即，第2實(shí)施方式中，在使粒子12吸收碳之后，將退火爐排氣直至真空，然后，進(jìn)一步加熱將粒子12蒸發(fā)，降低溫度。其他構(gòu)成與第I實(shí)施方式相同。應(yīng)予說明，對于進(jìn)一步加熱，例如以5秒鐘左右加熱至1100°C左右。另外，溫度的降低例如可在粒子12的蒸發(fā)后瞬時(shí)進(jìn)行。
[0059]根據(jù)這樣的第2實(shí)施方式，可通過干法工藝將粒子12除去。像第I實(shí)施方式那樣用濕法工藝將粒子12除去時(shí)，該過程存在對石墨烯11產(chǎn)生損傷的可能性，但是根據(jù)第2實(shí)施方式，能夠顯著抑制這種可能性。另外，干法工藝后有殘?jiān)嬖?，即使在該殘?jiān)某ブ羞M(jìn)行濕法工藝，由于能夠?qū)⑵鋾r(shí)間極大縮短，因此對石墨烯11基本不產(chǎn)生損傷。
[0060](第3實(shí)施方式)
[0061]接下來，對第3實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖5A?圖是按照工序順序表示第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0062]首先，如圖5A所示，在基板31上設(shè)置的絕緣膜32上，配置溝道形狀的石墨烯納米網(wǎng)30。石墨烯納米網(wǎng)30的配置時(shí)，可將預(yù)先加工為溝道形狀的石墨烯納米網(wǎng)30配置在絕緣膜32上，也可以在形成比溝道更大的石墨烯納米網(wǎng)之后加工為溝道形狀。對于任一情況，石墨烯納米網(wǎng)均按照第I或第2實(shí)施方式的方法形成。
[0063]接下來，如圖5B所示，在石墨烯納米網(wǎng)30的兩端形成源極34和漏極35。源極34和漏極35中，例如，含有厚度是IOnm左右的Ti膜和在其上形成的厚度是50nm左右的Au膜。源極34和漏極35例如可利用提離(lift-off)法形成。此時(shí)，利用光刻或電子束蝕刻形成將形成源極34的預(yù)定區(qū)域和形成漏極35的預(yù)定區(qū)域露出的抗蝕劑掩膜，進(jìn)行電極材料的真空蒸鍍，將抗蝕劑掩膜與其上的電極材料同時(shí)除去。
[0064]然后，如圖5C所示，形成包覆石墨烯納米網(wǎng)30、源極34和漏極35的柵絕緣膜36。柵絕緣膜36的形成中，例如，利用蒸鍍法堆積厚度為2nm左右的Al膜，將該Al膜氧化，接下來，利用原子層堆積(ALD:atomic layer deposition)法堆積厚度為IOnm左右的氧化招膜。
[0065]接下來，如圖所示，在柵絕緣膜36上形成控制源極34和漏極35之間的石墨烯納米網(wǎng)30的電位的柵極37。柵極37中，例如，含有厚度為IOnm左右的Ti膜和其上形成的厚度為50nm左右的Au膜。柵極37也可例如利用lift-off法形成。另外，柵絕緣膜36中形成露出源極34 —部分的開口部34a和露出漏極35的一部分的開口部35d。由此得到將石墨烯納米網(wǎng)30設(shè)置為溝道的頂柵型的場效應(yīng)晶體管。
[0066]應(yīng)予說明，源極34、漏極35和柵極37的材料不局限于上述的Au和Ti。例如，可以使用Cr膜和其上的Au膜的層疊體、Ni膜、Co膜、Pt膜、Pd膜和Si膜等。另外，柵絕緣膜36的材料不局限于上述材料，可使用HfO2膜和SiO2膜等。
[0067](第4實(shí)施方式)
[0068]接下來，對第4實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖6A?圖6C是按照工序順序表示第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0069]首先，如圖6A所示，在基板31上設(shè)置的絕緣膜32上，配置溝道形狀的石墨烯41。石墨烯41的配置時(shí)，可將預(yù)先加工為溝道形狀的石墨烯41配置在絕緣膜32上，也可以在形成比溝道更大的石墨烯之后加工為溝道的形狀。接下來，與第3實(shí)施方式同樣，在石墨烯41的兩端形成源極34和漏極35。
[0070]然后，如圖6B所示，在石墨烯41上堆積粒子42。作為粒子42，可用于與第I實(shí)施方式中的粒子12相同的粒子。
[0071]接下來，加熱粒子42等，使粒子42吸收構(gòu)成石墨烯41的該粒子42正下面的部分的碳。接下來，將吸收了碳的粒子42除去。該結(jié)果，如圖6C所示，得到設(shè)置有多個(gè)孔的石墨稀納米網(wǎng)30。[0072]然后，進(jìn)行與第3實(shí)施方式相同的柵絕緣膜36的形成以后的處理(參照圖5C、圖OT)，完成半導(dǎo)體裝置。
[0073]第3實(shí)施方式中，源極34和漏極35的形成時(shí)，石墨烯納米網(wǎng)30可能產(chǎn)生損傷，但是根據(jù)這樣的第4實(shí)施方式，能夠打消這種顧慮。因此在得到石墨烯納米網(wǎng)30之前形成源極34和漏極35。
[0074]應(yīng)予說明，作為第3實(shí)施方式、第4實(shí)施方式的變形例，如圖7所示，可制造背柵型的場效應(yīng)晶體管，其具有埋置于絕緣膜32的柵極39和其上的柵絕緣膜38。這種情況下，能夠防止伴隨柵極39的形成和柵絕緣膜38的形成的對石墨烯納米網(wǎng)30的損傷。這是因?yàn)椋诘玫绞┘{米網(wǎng)30之前形成柵極39和柵絕緣膜38。
[0075](第5實(shí)施方式)
[0076]接下來，對第5實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖8A?圖SE是按照工序順序表示第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0077]首先，如圖8A所示，在基板31上設(shè)置的絕緣膜32上，形成與溝道相同的平面形狀的金屬膜43，其上利用CVD法形成石墨烯41。作為金屬膜43，形成在形成石墨烯41時(shí)作為催化劑發(fā)揮功能的物質(zhì)。
[0078]接下來，如圖8B所示，在金屬膜43和石墨烯41的兩端以從上方和側(cè)方包圍金屬膜43和石墨烯41的方式形成源極34和漏極35。
[0079]然后，如圖SC所示，利用濕法蝕刻，在將源極34、漏極35和石墨烯41原樣殘留的情況下除去金屬膜43。為了進(jìn)行該處理，作為金屬膜43的材料，采用在使用規(guī)定的溶液、例如鹽酸的濕法蝕刻中比源極34和漏極35更容易溶解的材料，例如，F(xiàn)e、Co、N1、Cu等。應(yīng)予說明，如圖1D所示的實(shí)施方式，利用這樣的處理能夠得到。
[0080]金屬膜43的除去之后，如圖8D所示，在石墨烯41上堆積粒子42。接下來，加熱粒子42等，使粒子42吸收構(gòu)成石墨烯41的該粒子42正下面的部分的碳。接下來，將吸收了碳的粒子42除去。該結(jié)果，如圖SE所示，得到設(shè)置有多個(gè)孔的石墨烯納米網(wǎng)30。
[0081]然后，與第3實(shí)施方式相同進(jìn)行柵絕緣膜36的形成以后的處理(參照圖5C、圖OT)，完成半導(dǎo)體裝置。
[0082](第6實(shí)施方式)
[0083]接下來，對第6實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖9A?圖9C是按照工序順序表示第6實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。
[0084]首先，如圖9A所示，在基板31上設(shè)置的絕緣膜32上，形成與溝道相同的平面形狀的金屬膜43，其上配置石墨烯納米網(wǎng)30。石墨烯納米網(wǎng)30的配置中，例如，利用CVD法形成石墨烯，其上堆積與粒子12相同的粒子，通過加熱使該粒子吸收構(gòu)成石墨烯的碳的一部分，將該粒子除去。
[0085]接下來，如圖9B所示，在金屬膜43和石墨烯納米網(wǎng)30的兩端，以從上方和側(cè)方包圍金屬膜43和石墨烯納米網(wǎng)30的方式，形成源極34和漏極35。
[0086]然后，如圖9C所示，利用濕法蝕刻，在將源極34、漏極35和石墨烯納米網(wǎng)30原樣殘留的情況下除去金屬膜43。
[0087]然后，與第3實(shí)施方式相同進(jìn)行柵絕緣膜36的形成以后的處理(參照圖5C、圖OT)，完成半導(dǎo)體裝置。[0088](第7實(shí)施方式)
[0089]接下來，對第7實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖10是表示第7實(shí)施方式的半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。第7實(shí)施方式中，制造光探測器。
[0090]首先，如圖10所示，在透明基板55上配置光接受部形狀的石墨烯納米網(wǎng)50。石墨烯納米網(wǎng)50的配置時(shí)，可將預(yù)先加工為光接受部形狀的石墨烯納米網(wǎng)50配置在透明基板55上，也可以在形成比光接受部更大的石墨烯納米網(wǎng)之后加工為光接受部形狀。對于任一者，石墨烯納米網(wǎng)均通過第I或第2實(shí)施方式的方法形成。
[0091]接下來，在石墨烯納米網(wǎng)50的兩端形成陽極53和陰極漏極54，在這些之間，石墨烯納米網(wǎng)50上形成Al2O3膜51和HfO2膜52。此時(shí)，將Al2O3膜51設(shè)置于與HfO2膜52相比更靠近陽極53的一側(cè)。
[0092]石墨烯納米網(wǎng)50的Al2O3膜51下面的部分作為P型半導(dǎo)體發(fā)揮功能，HfO2膜52下面的部分作為η型半導(dǎo)體發(fā)揮功能。因此，石墨烯納米網(wǎng)50中存在pn結(jié)。因此，對石墨烯納米網(wǎng)50介由透明基板55照射光時(shí)，產(chǎn)生光伏發(fā)電。
[0093]應(yīng)予說明，上述實(shí)施方式均只是表示實(shí)施本發(fā)明時(shí)的具體化的例子，這些實(shí)施方式不會限制性地解釋本發(fā)明的權(quán)利要求。即，對于本發(fā)明，能夠不脫離其技術(shù)思想或其主要的特征而以多種形式實(shí)施。
[0094]工業(yè)上的利用可能性
[0095]根據(jù)這些石墨烯納米網(wǎng)的制造方法等，能夠得到具有充分的能隙的溝道材料。
【權(quán)利要求】
1.一種石墨烯納米網(wǎng)的制造方法，其特征在于，具有以下工序: 在石墨烯上堆積多個(gè)粒子工序，所述粒子具有在規(guī)定的溫度以上吸收碳的性質(zhì)； 進(jìn)行加熱直至所述粒子的溫度為所述規(guī)定的溫度以上，使所述粒子吸收構(gòu)成所述石墨烯的該粒子下面的部分的碳的工序；和 除去所述粒子的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法，其特征在于，所述粒子含有選自N1、Co、Fe、Cu、Ru、T1、Ta、Mo、Pt、Pd、W、Re、和 V 中的至少 I 種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法，其特征在于，所述粒子的直徑是0.5nm ~IOOnm0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法，其特征在于，除去所述粒子的工序具有將所述粒子溶解于酸性溶液的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法，其特征在于，除去所述粒子的工序具有通過升溫使所述粒子蒸發(fā)的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法，其特征在于，利用干法將所述粒子堆積在所述石墨烯上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法，其特征在于，將使所述粒子吸收碳時(shí)的溫度設(shè)置在700°C以下。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯納米網(wǎng)的制造方法，其特征在于，相對于通過除去所述粒子的工序而形成的孔的尺寸，將頸寬設(shè)置在一 20%~+ 20%的范圍內(nèi)。
9.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，具有以下工序:在基板上形成在石墨烯納米網(wǎng)的兩端設(shè)有源極和漏極的結(jié)構(gòu)的工序，和 形成控制所述源極和所述漏極之間的所述石墨烯納米網(wǎng)的電位的柵極的工序； 形成所述結(jié)構(gòu)的工序具有以下工序: 在成為所述石墨烯納米網(wǎng)的石墨烯上堆積多個(gè)粒子工序，所述粒子具有在規(guī)定的溫度以上吸收碳的性質(zhì)， 進(jìn)行加熱直至所述粒子的溫度為所述規(guī)定的溫度以上，使所述粒子吸收構(gòu)成所述石墨烯的該粒子下面的部分的碳的工序，和 除去所述粒子的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，形成所述結(jié)構(gòu)的工序具有在除去所述粒子的工序之后形成所述源極和所述漏極的工序。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，形成所述結(jié)構(gòu)的工序具有在堆積所述粒子的工序之前在所述石墨烯的兩端形成所述源極和所述漏極的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，作為所述結(jié)構(gòu)，形成在所述石墨稀納米網(wǎng)和所述基板之間存在空間的結(jié)構(gòu)。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述粒子含有選自N1、Co、Fe、Cu、Ru、T1、Ta、Mo、Pt、Pd、W、Re、和 V 中的至少 I 種。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，所述粒子的直徑是0.5nm ~IOOnm0
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，除去所述粒子的工序具有將所述粒子溶解于酸性溶液的工序。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，除去所述粒子的工序具有通過升溫使所述粒子蒸發(fā)的工序。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，利用干法將所述粒子堆積于所述石墨烯上。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，將使所述粒子吸收碳時(shí)的溫度設(shè)置在700°C以下。
19.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，相對于通過除去所述粒子的工序而形成的孔的尺寸，將頸寬設(shè)置在一 20%~+ 20%的范圍內(nèi)。
20.一種光探測器的制造方法，其特征在于，具有以下工序: 在基板上形成如下結(jié)構(gòu):在石墨烯納米網(wǎng)的兩端設(shè)有陽極和陰極，在所述石墨烯納米網(wǎng)的所述陽極和所述陰極之間的部分存在Pn結(jié)； 形成所述結(jié)構(gòu)的工序具有以下工序: 在成為所述石墨烯納米網(wǎng)的石墨烯上堆積多個(gè)粒子工序，所述粒子具有在規(guī)定的溫度以上吸收碳的性質(zhì)， 進(jìn)行加熱直至所述粒子的溫度為所述規(guī)定的溫度以上，使所述粒子吸收構(gòu)成所述石墨烯的該粒子下面的部分的 碳的工序，和 除去所述粒子的工序。
【文檔編號】H01L29/786GK103718296SQ201180072619
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2011年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月29日
【發(fā)明者】佐藤信太郎, 巖井大介 申請人:富士通株式會社