低温下的纳米石墨烯的沉积及处理的制作方法

pct申请表作为本申请的一部分与本说明书同时提交。在同时提交的pct申请表中所标识的本申请要求享有其权益或优先权的每个申请均通过引用全文并入本文且用于所有目的。

背景技术：

1、石墨烯是碳的同素异形体，其中原子以规则的六边形图案排列在单一原子片中。石墨烯因其高电导率、高导热率、良好的机械强度和韧性、光学透明性、以及高电子迁移率以及其他有利性能而吸引了许多领域和工业的兴趣。半导体工业对石墨烯的兴趣与日俱增。

2、这里提供的背景描述是为了总体呈现本公开的背景的目的。在此背景技术部分中描述的范围内的当前指定的发明人的工作以及在提交申请时不能确定为现有技术的说明书的各方面既不明确也不暗示地承认是针对本公开的现有技术。

技术实现思路

1、此处公开一种沉积纳米石墨烯的方法。该方法包含：使一种或多种烃前体流入反应室以在等于或小于约400℃的温度吸附至衬底的金属层上，其中该金属层与吸附的该烃前体相互作用而在该金属层上产生纳米石墨烯层；及将该纳米石墨烯层暴露于等离子体以处理该衬底的该金属层上的该纳米石墨烯层。

2、在一些实现方案中，将该纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：：以产生自远程等离子体源的惰性气体等离子体来处理该纳米石墨烯层，以形成高质量的纳米石墨烯层。在一些实现方案中，该金属层包含铜、钌、镍、钼、钴、或其组合。在一些实现方案中，该金属层包含钴。在一些实现方案中，该一种或多种烃前体包含未经取代的烯烃、经取代的烯烃、芳香烃、未经取代的炔烃、或经取代的炔烃基团。在一些实现方案中，该一种或多种烃前体包含甲苯、苯、乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、戊二烯、己烯、乙炔、丙炔、丁炔、或戊炔。在一些实现方案中，该一种或多种烃前体包含丙二烯(propadiene)、1,2-丙二烯(allene)、环丙烯、1,3-丁二烯、1,2-丁二烯、环丁烯、异戊二烯、戊间二烯、环己烯、二甲基丁二烯、1,5-己二烯、降冰片烯、或1,7-辛二烯。在一些实现方案中，使该一种或多种烃前体流入该反应室包含：使该一种或多种烃前体与氢-氦(h2-he)一起流入该反应室。在一些实现方案中，使该一种或多种烃前体流入该反应室包含：使该一种或多种烃前体与氧(o2)一起流入该反应室。在一些实现方案中，将该纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：将该纳米石墨烯层暴露于远程氢-氦等离子体。在一些实现方案中，将该纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：将该纳米石墨烯层暴露于远程氧-氦等离子体。在一些实现方案中，该金属层的厚度在与约之间。在一些实现方案中，该方法还包含：以等离子体预处理该金属层，以在使该一种或多种烃前体流入该反应室之前自该金属层还原金属氧化物。在一些实现方案中，该方法还包含：重复使该一种或多种烃前体流入该反应室与等离子体暴露的操作，以在该衬底的该金属层上形成期望厚度的纳米石墨烯层。

3、此处也提供一种沉积纳米石墨烯的方法。该方法包含：使含碳自由基流入反应室以将衬底的金属层暴露于该含碳自由基，其中该含碳自由基在该反应室上游的远程等离子体源之中由包含一种或多种烃前体的源气体产生，且其中该金属层与该含碳自由基相互作用以在该金属层上产生纳米石墨烯层；及将该纳米石墨烯层暴露于等离子体以处理该衬底的该金属层上的该纳米石墨烯层。

4、在一些实现方案中，将该纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：以产生自远程等离子体源的惰性气体等离子体来处理该纳米石墨烯层，以形成高质量的纳米石墨烯层。在一些实现方案中，该源气体包含氢(h2)与该一种或多种烃前体的混合物，其中含碳自由基和氢自由基在该远程等离子体源中产生并流入该反应室。在一些实现方案中，该金属层包含铜、钌、镍、钼、钴、或其组合。在一些实现方案中，该金属层包含钴。在一些实现方案中，该一种或多种烃前体包含未经取代的烯烃、经取代的烯烃、芳香烃、未经取代的炔烃、或经取代的炔烃基团。在一些实现方案中，该一种或多种烃前体包含甲苯、苯、乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、戊二烯、己烯、乙炔、丙炔、丁炔、或戊炔。在一些实现方案中，该一种或多种烃前体包含丙二烯(propadiene)、1,2-丙二烯(allene)、环丙烯、1,3-丁二烯、1,2-丁二烯、环丁烯、异戊二烯、戊间二烯、环己烯、二甲基丁二烯、1,5-己二烯、降冰片烯、或1,7-辛二烯。在一些实现方案中，将该纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：将该纳米石墨烯层暴露于远程氢-氦等离子体或远程氧-氦等离子体。

技术特征：

1.一种沉积纳米石墨烯的方法，所述方法包含：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：用从远程等离子体源产生的惰性气体等离子体来处理所述纳米石墨烯层，以形成高质量的纳米石墨烯层。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述金属层包含铜、钌、镍、钼、钴、或其组合。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述金属层包含钴。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种烃前体包含未经取代的烯烃、经取代的烯烃、芳香烃、未经取代的炔烃、或经取代的炔烃基团。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述一种或多种烃前体包含甲苯、苯、乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、戊二烯、己烯、乙炔、丙炔、丁炔、或戊炔。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述一种或多种烃前体包含丙二烯、1,2-丙二烯、环丙烯、1,3-丁二烯、1,2-丁二烯、环丁烯、异戊二烯、戊间二烯、环己烯、二甲基丁二烯、1,5-己二烯、降冰片烯、或1,7-辛二烯。

8.根据权利要求1所述的方法，其中使所述一种或多种烃前体流入所述反应室包含：使所述一种或多种烃前体与氢-氦(h2-he)一起流入所述反应室。

9.根据权利要求1所述的方法，其中使所述一种或多种烃前体流入所述反应室包含：使所述一种或多种烃前体与氧(o2)一起流入所述反应室。

10.根据权利要求1所述的方法，其中将所述纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：将所述纳米石墨烯层暴露于远程氢-氦等离子体。

11.根据权利要求1所述的方法，其中将所述纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：将所述纳米石墨烯层暴露于远程氧-氦等离子体。

12.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属层的厚度在与约之间。

13.根据权利要求1所述的方法，其还包含：

14.根据权利要求1所述的方法，其还包含：

15.一种沉积纳米石墨烯的方法，所述方法包含：

16.根据权利要求15所述的方法，其中，将所述纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：用从远程等离子体源产生的惰性气体等离子体来处理所述纳米石墨烯层，以形成高质量的纳米石墨烯层。

17.根据权利要求15所述的方法，其中所述源气体包含氢(h2)与所述一种或多种烃前体的混合物，其中含碳自由基和氢自由基在所述远程等离子体源中产生并流入所述反应室。

18.根据权利要求15所述的方法，其中，所述金属层包含铜、钌、镍、钼、钴、或其组合。

19.根据权利要求18所述的方法，其中，所述金属层包含钴。

20.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一种或多种烃前体包含未经取代的烯烃、经取代的烯烃、芳香烃、未经取代的炔烃、或经取代的炔烃基团。

21.根据权利要求20所述的方法，其中，所述一种或多种烃前体包含甲苯、苯、乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、戊二烯、己烯、乙炔、丙炔、丁炔、或戊炔。

22.根据权利要求15所述的方法，其中，所述一种或多种烃前体包含丙二烯、1,2-丙二烯、环丙烯、1,3-丁二烯、1,2-丁二烯、环丁烯、异戊二烯、戊间二烯、环己烯、二甲基丁二烯、1,5-己二烯、降冰片烯、或1,7-辛二烯。

23.根据权利要求15所述的方法，其中将所述纳米石墨烯层暴露于等离子体包含：将所述纳米石墨烯层暴露于远程氢-氦等离子体或远程氧-氦等离子体。

技术总结
在与后段半导体处理兼容的温度下，将纳米石墨烯层沉积在半导体衬底的金属表面上。纳米石墨烯层通过在等于或小于约400℃的温度范围流动烃前体(例如具有烯烃或炔烃基团的烃前体)以吸附在例如钴、钌、或铜之类的金属表面上初始地沉积。纳米石墨烯层通过暴露于等离子体处理，以在金属表面上沉积并形成高质量的纳米石墨烯。该处理可以包括暴露于远程等离子体，例如远程惰性气体等离子体。

技术研发人员：卡希什·沙玛,巴德里·N·瓦拉达拉简
受保护的技术使用者：朗姆研究公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16