b之间的 间隙。另外，用绝缘膜5覆盖了石墨烯层3的上表面。并且，在绝缘膜5的位于石墨烯层3 的上表面上的一部分上形成有表栅电极7。进而，在硅层la的背面形成有背栅电极6。
[0078] 在如此构成的第一实施方式中，基于背栅电极6的电位及表栅电极7的电位，石墨 烯层3的费米能级（fermilevel)发生变化。另外，石墨烯层3被绝缘膜5覆盖，且在两个 电极4之间流动的电流的路径只有石墨烯层3。因此，石墨烯层3作为沟道来发挥功能，两 个电极4则作为源电极及漏电极来发挥功能。此外，为了有效地利用栅电压的场效应，优选 石墨烯层3所包含的石墨烯的层数为1~10层左右。图2示出了 1所示的结构的一部分 别的透射电子显微镜（TEM)照片，图3放大示出图2的一部分。
[0079] 此外，也可以省略背栅电极6及7中的一个电极。
[0080] 接着，对第一实施方式的半导体装置的制造方法进行说明。图4A至图4G是按工 序的顺序示出第一实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0081] 首先，如图4A所示，在基板1上形成催化膜2。作为基板1，例如利用在硅层la的 表面形成有氧化硅膜lb且背面形成有氧化硅膜lc的基板。例如通过热氧化来形成氧化硅 膜lb及氧化娃膜lc。作为催化膜2,例如通过剥离法（liftoffprocess)来形成厚度为 200nm左右的铁（Fe)膜。即，在氧化硅膜lb上形成使得用于形成催化膜2的预定的区域 开口的抗蚀膜，并通过例如溅射法来沉积催化膜。在形成这样的抗蚀膜时，例如可采用光刻 技术或电子束光刻技术。并且，同时除去抗蚀膜和该抗蚀膜上的催化膜。其结果，催化膜2 残存在氧化硅膜lb上。并不特别限定通过溅射法来形成催化膜的条件，但例如将输出功率 设定为100W，并将溅射速度设定为1八/秒。另外，也可以利用电子束蒸镀法或分子束外延 (MBE:molecularbeamepitaxy)法，来代替派射法。也可以形成氧化铁（FeO及Fe203)、氯 化铁（Fe2Cl3)及钴铁（CoFe)等的包含铁的化合物或合金的膜来作为催化膜2。另外，可以 形成镍（Ni)、钴（Co)、白金（Pt)、金（Au)或铜（Cu)膜来作为催化膜2,也可以形成包含Ni、 Co、Pt、Au、Cu的化合物或合金的膜来作为催化膜2。并不特别限定催化膜2的厚度，但优 选为50nm~lOOOnrn，更优选为100nm~500nm。
[0082] 接着，如图4B所示，在催化膜2上形成石墨烯层3。例如在真空槽内通过热 CVD(chemicalvapordeposition，化学气相沉积）法来形成石墨稀层3。此时，例如，将基 板1的温度设定为650°C左右，并将作为原料气体的乙炔和氩的混合气体的总压力设定为 lkPa左右。乙炔的分压相对于总压的比例，例如在0. 001%~10%左右，优选根据要生成的 石墨烯层3的厚度及生成条件等来调整该比例。另外，也可以通过热丝CVD法、远程等离子 CVD法或等离子CVD法等来形成石墨烯层3。另外，作为原料气体，可以利用乙烯、甲烷、乙 烷等碳氢化合物气体或乙醇等醇类，也可以对原料气体添加微量的水或氧等氧化类气体。 另外，例如将基板1的温度设定为300°C~800°C，但优选根据催化膜2的种类及厚度、原料 气体的种类等来调整该温度。在利用Fe膜作为催化膜2,并利用乙炔作为原料气体的情况 下，优选基板1的温度为550°C~700°C左右。
[0083] 其次，如图4C所示，在氧化硅膜lb上形成覆盖石墨烯层3的端部的上表面及侧表 面的两个电极4。作为电极4,例如通过剥离法来形成厚度为10nm左右的钛（Ti)膜和位于 该钛膜上的厚度为200nm左右的Au膜的层叠体。此外，在形成抗蚀膜时，例如能够采用光 刻技术或电子束光刻技术。
[0084] 接着，如图4D所示，除去催化膜2。由于由电极4从侧方保持石墨烯层3的两端 部，因而石墨烯层3悬架在电极4之间。此外，例如能够通过利用盐酸、氯化铁水溶液或氢 氟酸等的湿法处理来除去催化膜2。在形成有厚度为10nm~500nm左右的Fe膜作为催化 膜2的情况下，若利用浓度为9体积百分比的盐酸，则在30分钟左右内完成催化膜2的除 去。
[0085] 接着，如图4E所示，形成覆盖石墨烯层3的露出面的绝缘膜5。在利用氧化铪或氧 化铝作为绝缘膜5的材料的情况下，例如能够通过原子层沉积法（ALD法）来以覆盖石墨烯 层3的方式沉积绝缘膜5。在利用氧化铪作为绝缘膜5的材料的情况下，例如能够利用四 (二甲胺基）铪（TDMAH)作为原料而利用250°C的温度来形成绝缘膜5。在利用氧化铝作 为绝缘膜5的材料的情况下，能够利用三甲基铝作为原料而利用300°C的温度来形成绝缘 膜5。在利用氧化硅作为绝缘膜5的材料的情况下，例如能够通过旋涂法来涂敷SOG(spin onglass:旋制氧化矽）溶液，并在氮气气氛中利用500°C左右的温度来进行退火而形成绝 缘膜5。
[0086] 其次，如图4F所示，除去氧化硅膜lc。例如能够在利用抗蚀膜（例如东京应化工 业公司的"TSMR-V50"）来保护硅层la的上方之后，利用缓冲氢氟酸等来除去氧化硅膜 lc。该处理时间为5分钟左右。接着，在硅层la的背面形成背栅电极6。作为背栅电极6， 例如通过电子束蒸镀法来形成厚度为l〇nm左右的Ti膜和位于该Ti膜上的厚度为100nm 左右的Au膜的层叠体。
[0087] 接着，如图4G所示，在绝缘膜5的覆盖石墨烯层3的上表面的一部分上形成表栅 电极7。作为表栅电极7,例如通过剥离法来形成厚度为10nm左右的Ti膜和位于该Ti膜 上的厚度为l〇〇nm左右的Au膜的层叠体。此外，在形成抗蚀膜时，例如能够采用光刻技术 或电子束光刻技术。例如通过电子束蒸镀法来沉积Ti膜及Au膜。
[0088] 如此，能够制造第一实施方式的半导体装置。
[0089] 在该制造方法中，在催化膜2上形成石墨烯层3,但由于恰当地除去催化膜2,因而 能够使石墨烯层3可靠地发挥沟道的功能。
[0090] 此外，在图2及图3中示出TEM(透射电子显微镜）照片的样本是依照这样的制造 方法制作的半导体装置。具体而言，利用厚度为200nm的Fe膜作为催化膜2,并在形成石墨 烯层3时，将乙炔和氩的混合气体的总压力设定为lkPa，且将基板1的温度设定为650°C。
[0091]另外，作为催化膜2,利用Co膜来代替Fe膜的情况下，优选在作为基底膜来发挥功 能的氮化钛氮化钛（TiN)膜上形成Co膜。此时，例如，将Co膜的厚度设定为lnm~100nm 左右，并将TiN膜的厚度设定为0.lnm~50nm左右。能够通过溅射法等来形成Co膜及TiN 膜。并且，在形成石墨烯层3时，若将基板1的温度设定为510°C而通过热CVD法来进行30 分钟，则石墨烯层3的厚度为21nm左右。这样，在利用Co膜的情况下，与利用Fe膜的情况 相比，能够在更低的温度下生成石墨烯层3。因此，能够抑制层间绝缘膜等的对热敏感的部 分的损伤。
[0092] 此外，作为基底膜，也可以利用包括钛（Ti)、钛硅化物（TiSi)、钽（Ta)、铝（A1)、钒 (V)、钼（Mo)及铌（Nb)中的至少一种的金属、氮化物、氧化物、碳化物及合金的膜。
[0093] 另外，只要通过酸处理等来与催化膜2-起除去基底膜即可。
[0094](第二实施方式）
[0095] 接着，对第二实施方式进行说明。图5是示出第二实施方式的半导体装置的剖视 图。
[0096] 如图5所示，在第二实施方式中，在两个电极4之间悬架着石墨烯层12。另外，在 石墨烯层12的上表面及侧表面与电极4接触的部分的下方形成有石墨烯层13和位于该石 墨稀层13上的金属膜11。石墨稀层13的下表面与氧化娃膜lb的上表面接触，金属膜11 的上表面则与石墨烯层12的下表面接触。石墨烯层12及石墨烯层13分别含有一层或两 层以上的石墨烯。金属膜11是从下部开始依次层叠了 Co膜、氮化钛（TiN)膜及Co膜的层 叠体。并且，在两个电极4之间形成有覆盖石墨烯层12的绝缘膜5。其他结构与第一实施 方式相同。
[0097] 在这样的第二实施方式中，与第一实施方式的石墨烯层3相比，能够利用更低的 温度形成石墨烯层12及石墨烯层13。因此，能够抑制对热敏感的层间绝缘膜等的损伤。
[0098] 接着，对第二实施方式的半导体装置的制造方法进行说明。图6A至图6F是按工 序的顺序示出第二实施方式的半导体装置的制造方法的剖视图。
[0099] 首先，如图6A所示，在基板1的氧化硅膜lb上形成规定的平面形状的金属膜11。 艮P，例如，通过溅射法等来依次形成厚度为4. 3nm的Co膜11a、厚度为2. 5nm的TiN膜11b、 厚度为4. 3nm的Co膜11c。Co膜11a及11c的厚度也可以是lnm~10nm左右，而TiN膜 lib的厚度也可以是0.lnm~10nm左右。
[0100] 接着，如图6B所示，例如通过热CVD法，在金属膜11上形成石墨烯层12，并在金属