[发明专利]形成石墨烯的方法

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术

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。

发明内容

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。