DE102016115336B4 - Verfahren zum verarbeiten eines trägers und verfahren zum übertragen einer graphenschicht - Google Patents

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Abstract

Verfahren (100) zum Verarbeiten eines Trägers (400), wobei das Verfahren Folgendes aufweist:Bilden einer Schichtstruktur (412) über dem Träger (400), wobei die Schichtstruktur (412) eine Tragschicht (402)und eine zweidimensionale Schicht (404) über der Tragschicht (402) aufweist; wobei die Schichtstruktur (412) mindestens eine Öffnung (406) aufweist, die einen Abschnitt des Trägers (400) freilegt (110);Bilden einer Hilfsschichtstruktur (408), wobei die Hilfsschichtstruktur (408) die Schichtstruktur (412)mindestens teilweise bedeckt und die mindestens eine Öffnung (406) mindestens teilweise füllt (120) und wobei das Bilden (120) der Hilfsschichtstruktur (408) das Kontaktieren des freiliegenden Abschnitts des Trägers (400) durch einen Abschnitt der Hilfsschichtstruktur (408) aufweist; undEntfernen (130) der Tragschicht (402) der Schichtstruktur (412).

Description

  • Verschiedene Ausführungsformen betreffen allgemein ein Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers und ein Verfahren zum Übertragen einer Graphenschicht.
  • Im Allgemeinen kann das Bilden einer sehr dünnen Schicht aus einem Material, z. B. mit einer Dicke im Nanometerbereich oder mit einer Dicke, die sogar noch kleiner ist als ein Nanometer, unter Verwendung typischer Verfahren der Halbleiterindustrie eine große Herausforderung darstellen. Sogenannte zweidimensionale Materialien können indes sehr attraktiv für elektronische Geräte und integrierte Schaltungstechnologien sein. Zum Beispiel kann Graphen, das eine Schicht aus Kohlenstoffatomen in einer sechseckigen Anordnung aufweist, bessere elektronische Eigenschaften aufweisen, die zum Beispiel die Herstellung eines Transistors ermöglichen, der ein erhöhtes Ansprech- und/oder Schaltverhalten aufweist. Ferner kann eine ultradünne Schicht aus einem Material im Vergleich zum entsprechenden Grundmaterial verbesserte Eigenschaften aufweisen. Aus diesem Grund könnten zweidimensionale Materialien für die Mikroelektronik, z. B. für die Entwicklung verschiedener Typen von Sensoren, Transistoren und dergleichen, wichtig sein, wobei die herausfordernde Aufgabe darin bestehen kann, diese zweidimensionalen Materialien in einen Mikrochip zum Emulieren der gewöhnlichen Siliziumtechnologie aufzunehmen.
  • Die Druckschrift KIM, K. S. [et al.]: Large-Scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes. In: Nature, Vol. 457, 2009, S. 706 - 710, beschreibt ein Verfahren zum Übertragen einer Graphenschicht auf ein Substrat mittels eines Stempelverfahrens. Die Druckschrift GAO, L. [et al.]: Face-to-face transfer of wafer-scale graphene films. In: Nature, Vol. 505, 2014, S. 190 - 194, beschreibt die Übertragung eines Graphenfilms auf eine Substrat unter Ausnutzung von Kapillarkräften.
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zum Übertragen einer zweidimensionalen Schicht gemäß Anspruch 13 und ein Verfahren zum Übertragen einer Graphenschicht gemäß Anspruch 19. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers Folgendes aufweisen: Bilden einer Schichtstruktur über dem Träger, wobei die Schichtstruktur eine Tragschicht und eine zweidimensionale Schicht über der Tragschicht aufweist; wobei die Schichtstruktur mindestens eine Öffnung aufweist, die einen Abschnitt des Trägers freilegt; Bilden einer Hilfsschichtstruktur, wobei die Hilfsschichtstruktur die Schichtstruktur mindestens teilweise bedeckt und die mindestens eine Öffnung mindestens teilweise füllt und wobei das Bilden der Hilfsschichtstruktur das Kontaktieren des freiliegenden Abschnitts des Trägers durch einen Abschnitt der Hilfsschichtstruktur aufweist; und Entfernen der Tragschicht der Schichtstruktur.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers Folgendes aufweisen: Bilden oder Bereitstellen einer Schichtstruktur über dem Träger, wobei die Schichtstruktur eine Tragschicht und eine zweidimensionale Schicht aufweist, die über (z. B. direkt auf) der Tragschicht angeordnet ist; wobei die Schichtstruktur mindestens eine Öffnung aufweist, die einen Abschnitt des Trägers freilegt (oder wobei die Schichtstruktur mindestens eine Öffnung aufweist, die sich durch die Tragschicht und durch die zweidimensionale Schicht erstreckt); Bilden einer Hilfsschichtstruktur, wobei die Hilfsschichtstruktur die Schichtstruktur mindestens teilweise (z. B. teilweise oder vollständig) bedeckt und die mindestens eine Öffnung mindestens teilweise (z. B. teilweise oder vollständig) füllt; und Entfernen der Tragschicht der Schichtstruktur. Aus diesem Grund kann die zweidimensionale Schicht von dem Träger beabstandet durch die Hilfsschichtstruktur getragen werden. Mit anderen Worten, wird ein freier Raum zwischen der zweidimensionalen Schicht und dem Träger bereitgestellt, wobei der freie Raum kein festes Material enthält.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die Hilfsschichtstruktur von einer Fläche der Schichtstruktur in die mindestens eine Öffnung der Schichtstruktur erstrecken, derart, dass die mindestens eine Öffnung mindestens teilweise (z. B. teilweise oder vollständig) durch die Hilfsschichtstruktur oder, mit anderen Worten, durch Material der Hilfsschichtstruktur gefüllt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine Öffnung der Schichtstruktur ein erstes Öffnungsgebiet, das der zweidimensionalen Schicht benachbart ist, und ein zweites Öffnungsgebiet aufweisen, das der Tragschicht benachbart ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die Hilfsschichtstruktur von einer Fläche der Schichtstruktur mindestens durch das erste Öffnungsgebiet erstrecken. Mit anderen Worten, die Hilfsschichtstruktur kann sich von einer Fläche der Schichtstruktur mindestens in das zweite Öffnungsgebiet erstrecken, derart, dass das zweite Öffnungsgebiet mindestens teilweise (z. B. teilweise oder vollständig) durch die Hilfsschichtstruktur oder, mit anderen Worten, durch Material der Hilfsschichtstruktur gefüllt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur oder das Material der Hilfsschichtstruktur die Seitenwände von der mindestens einen Öffnung der Schichtstruktur bedecken oder auch nicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur die Seitenwände und den Boden der mindestens einen Öffnung der Schichtstruktur in der Form einer Auskleidungsstruktur bedecken. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur den Boden (z. B. die Fläche des freiligenden Abschnitts des Trägers) der mindestens einen Öffnung der Schichtstruktur teilweise oder vollständig bedecken. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur die Seitenwand (z. B. eine Seite der Schichtstruktur, die durch die mindestens eine in der Schichtstruktur bereitgestellte Öffnung freigelegt wird) der mindestens einen Öffnung der Schichtstruktur teilweise oder vollständig bedecken.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur die zweidimensionale Schicht mindestens teilweise einkapseln.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweidimensionale Schicht mindestens eine dünne Graphenschicht, z. B. eine dünne Graphenschicht, z. B. zwei, drei oder mehr als drei dünne Graphenschichten, aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweidimensionale Schicht mindestens eine Graphen-Monoschicht, z. B. eine Graphen-Monoschicht, z. B. zwei, drei oder mehr als drei Graphen-Monoschichten, aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Tragschicht mindestens eines von einer elektrisch leitfähigen Tragschicht oder einer elektrisch halbleitenden Tragschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht ein katalytisches Metall aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht eine Dicke aufweisen, die größer als 0,5 µm oder 1 µm ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht eine Kupferschicht sein, die eine Dicke aufweist, die größer als etwa 0,5 µm oder 1 µm ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht eine Dicke aufweisen, die größer als etwa 2 µm ist. Als ein Beispiel kann die Tragschicht eine Kupferschicht sein, die eine Dicke aufweist, die größer als etwa 2 µm ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht eine Schicht aus katalytischem Metall sein, die eine Dicke im Bereich von etwa 0,5 µm bis etwa 5 µm, von etwa 1 µm bis etwa 5 µm, oder von etwa 2 µm bis etwa 5 µm aufweist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger dielektrisches Material aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger mindestens ein Material der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen: ein Oxid, ein Nitrid oder ein Carbid.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger dielektrisches Material aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger mindestens ein Material der folgenden Gruppe von Materialien aufweisen: Siliziumoxid, Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumcarbid (SiC), Aluminiumoxid (Al2O3), Hafniumoxid (HfO2) oder Zirkonoxid (ZrO2).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger mindestens eine eingebettete Elektrode aufweisen, die an einer Fläche des Trägers freiliegt, die der zweidimensionalen Schicht zugewandt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger mindestens eine Metallisierungsstruktur oder Metallisierungsschicht aufweisen, die in einem Flächengebiet des Trägers angeordnet ist, das der zweidimensionalen Schicht zugewandt ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Verfahren zum Verarbeiten des Trägers ferner Folgendes aufweisen: mindestens eines von Verformen oder mindestens teilweise partiellem Entfernen der Hilfsschichtstruktur nach dem Entfernen der Tragschicht (z. B. um die zweidimensionale Schicht in physischen Kontakt mit einer Fläche des Trägers zu bringen).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur ein Polymer, z. B. PMMA, aufweisen. Alternativ kann die Hilfsschichtstruktur irgendein anderes zweckmäßiges Material, z. B. ein Metall, ein Metallnitrid, ein Metalloxid usw., aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Hilfsschichtstruktur das Kontaktieren des freiliegenden Abschnitts des Trägers durch einen Abschnitt der Hilfsschichtstruktur aufweisen. Mit anderen Worten, die Hilfsschichtstruktur kann sich in direktem physischem Kontakt mit dem Träger befinden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden oder Bereitstellen der Schichtstruktur über dem Träger Folgendes aufweisen: Bilden der Tragschicht über dem Träger; Bilden der zweidimensionalen Schicht über der Tragschicht; und partielles Entfernen der zweidimensionalen Schicht und der Tragschicht, um die mindestens eine Öffnung bereitzustellen, die den Abschnitt des Trägers freilegt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden oder Bereitstellen der Schichtstruktur über dem Träger Folgendes aufweisen: Abscheiden der Tragschicht über dem Träger; Abscheiden der zweidimensionalen Schicht über der Tragschicht; und Strukturieren der zweidimensionalen Schicht und der Tragschicht, um die mindestens eine Öffnung bereitzustellen, die den Abschnitt des Trägers freilegt.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Hilfsschichtstruktur Folgendes aufweisen: Bilden einer ersten Hilfsschicht; Strukturieren der ersten Hilfsschicht zum Bereitstellen einer Maskenschicht zum partiellen Entfernen der zweidimensionalen Schicht und der Tragschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der ersten Hilfsschicht irgendeinen Typ von Abscheidungsverfahren, z. B. PVD, CVD, Aufschleudern, Tauchbeschichtung, Spritzbeschichtung usw., aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden oder Bereitstellen der Schichtstruktur über dem Träger Folgendes aufweisen: Bilden der Tragschicht (z. B. einer Kupferschicht) teilweise über dem Träger, derart, dass die mindestens eine Öffnung in der Tragschicht bereitgestellt wird, die den Abschnitt des Trägers freilegt; und Bilden der zweidimensionalen Schicht über der Tragschicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Tragschicht das Abscheiden eines Metalls (z. B. Kupfer) über dem Träger und das Durchführen einer Wärmebehandlung aufweisen, derart, dass mindestens eine Öffnung (auch als ein oder mehrere Löcher bezeichnet) in der Tragschicht bereitgestellt wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Hilfsschichtstruktur Folgendes aufweisen: Bilden einer einzelnen Hilfsschicht, die die zweidimensionale Schicht bedeckt und die mindestens eine Öffnung füllt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der einzelnen Hilfsschicht irgendeinen Typ von Abscheidungsverfahren, z. B. PVD, CVD, Aufschleudern, Tauchbeschichtung, Spritzbeschichtung usw., aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Übertragen einer zweidimensionalen Schicht (z. B. einer Graphenschicht), die auf einer Fläche einer ersten Schicht (z. B. einer Tragschicht) angeordnet ist, auf eine Fläche einer zweiten Schicht (z. B. eines Trägers) Folgendes aufweisen: Bilden einer Übertragungsschichtstruktur (auch als Hilfsschichtstruktur bezeichnet), die die zweidimensionale Schicht mindestens teilweise bedeckt und mindestens eine Seitenwand der ersten Schicht mindestens teilweise bedeckt; physisches Inkontaktbringen der Fläche der zweiten Schicht mit der Übertragungsschichtstruktur, wobei die erste Schicht zwischen der zweiten Schicht und der zweidimensionalen Schicht angeordnet wird; und, anschließend Entfernen der ersten Schicht; und, anschließend mindestens eines von Verformen oder Entfernen der Übertragungsschichtstruktur, um die zweidimensionale Schicht mit der Fläche der zweiten Schicht in physischen Kontakt zu bringen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweidimensionale Schicht mindestens eine dünne Graphenschicht aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schicht mindestens eine von einer elektrisch leitfähigen Schicht oder einer elektrisch halbleitenden Schicht sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Schicht mindestens eines von einer dielektrischen Schicht, die auf einem Wafer angeordnet ist, oder einem dielektrischen Wafer sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Übertragungsschichtstruktur ein Übertragungsmaterial aufweisen, das das selektive Entfernen der ersten Schicht ohne das wesentliche Entfernen der zweidimensionalen Schicht oder des Trägers ermöglicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die mindestens eine Seitenwand der ersten Schicht mindestens eines von einer inneren Seitenwand der mindestens einen Öffnung, die in der ersten Schicht angeordnet ist, oder mindestens einer äußeren Seitenwand der ersten Schicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Übertragen einer Graphenschicht, die auf einer Fläche einer katalytischen Schicht angeordnet ist, auf eine Fläche einer dielektrischen Schicht, wobei die dielektrische Schicht sich in physischem Kontakt mit der katalytischen Schicht befindet, Folgendes aufweisen: Bilden mindestens einer Öffnung, die sich durch die Graphenschicht und durch die katalytische Schicht zur Fläche der dielektrischen Schicht erstreckt; Bilden einer Übertragungsschichtstruktur, die die Graphenschicht bedeckt und die mindestens eine Öffnung füllt, wobei die Übertragungsschichtstruktur sich in physischem Kontakt mit der dielektrischen Schicht befindet; und anschließend Entfernen der katalytischen Schicht; und, anschließend mindestens eines von Verformen oder Entfernen der Übertragungsschichtstruktur, um die Graphenschicht mit der Fläche der dielektrischen Schicht in physischen Kontakt zu bringen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Übertragungsschichtstruktur die Graphenschicht mindestens teilweise einkapseln.
  • In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen allgemein über die verschiedenen Ansichten hinweg die gleichen Teile. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu, da die Betonung stattdessen auf der Veranschaulichung der Grundsätze der Erfindung liegt. In der folgenden Beschreibung werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die folgenden Zeichnungen beschrieben; es zeigen:
    • 1 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 2 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Verarbeiten eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 4A bis 4C jeweils einen Träger in verschiedenen Phasen während der Verarbeitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 5A bis 5C jeweils einen Träger in verschiedenen Phasen während der Verarbeitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 6A bis 6I jeweils einen Träger in verschiedenen Phasen während der Verarbeitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 7 eine schematische Ansicht eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 8 eine schematische Ansicht einer Fläche einer Kupferschicht gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 9A bis 9C jeweils einen Träger in verschiedenen Phasen während der Verarbeitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen;
    • 10 eine schematische Ansicht eines Trägers nach der Verarbeitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen; und
    • 11 eine schematische Ansicht eines Trägers nach der Verarbeitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen.
  • Die folgende detaillierte Beschreibung nimmt Bezug auf die begleitenden Zeichnungen, die als Veranschaulichung spezifische Details und Ausführungsformen zeigen, in denen die Erfindung in der Praxis angewandt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Träger (z. B. eine Schicht, ein Substrat, ein Wafer, ein Werkstück usw.) Halbleitermaterialien von verschiedenen Typen aufweisen, die zum Beispiel Silizium, Germanium, Gruppe III bis V oder andere Typen aufweisen, die zum Beispiel Polymere aufweisen, obgleich in einer anderen Ausführungsform auch andere zweckmäßige Materialien verwendet werden können. In einer Ausführungsform weist der Träger Silizium (z. B. dotiert oder nicht dotiert) auf, in einer alternativen Ausführungsform weist der Träger einen Silizium-auf-Isolator-Wafer (Silicon on Insulator - SOI) auf. Als eine Alternative können irgendwelche anderen zweckmäßigen Halbleitermaterialien für den Träger verwendet werden, zum Beispiel Halbleiterverbundwerkstoff, wie beispielsweise Galliumarsenid (GaAs), Indiumphosphid (InP), aber auch irgendein zweckmäßiges ternäres Halbleiterverbundmaterial oder quaternäres Halbleiterverbundmaterial, wie beispielsweise Indiumgalliumarsenid (InGaAs). Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger ein dünnes oder ein ultradünnes Substrat oder einen dünnen oder ultradünnen Wafer aufweisen, z. B. mit einer Dicke im Bereich von etwa einigen Mikrometern bis etwa einigen Dutzend Mikrometern, z. B. im Bereich von etwa 5 µm bis etwa 50 µm, z. B. mit einer Dicke von weniger als etwa 100 µm oder weniger als etwa 50 µm. Ferner kann der Träger einen Silizium-Wafer mit einer Dicke von etwa 750 µm oder weniger als etwa 750 µm aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Träger SiC (Siliziumcarbid) aufweisen oder kann ein Siliziumcarbidträger, ein Siliziumcarbidsubstrat, ein Siliciumcarbid-Wafer oder ein Siliziumcarbid-Werkstück sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Träger SiO2 (Siliziumoxid) aufweisen oder kann ein Siliziumoxidträger, ein Siliziumoxidsubstrat, ein Siliziumoxid-Wafer oder ein Siliziumoxid-Werkstück sein. Ferner kann ein Träger ein elektrisch isolierendes Material (mit anderen Worten ein dielektrisches Material oder ein elektrisch isolierendes Material) an einem Flächengebiet des Trägers aufweisen oder der Träger kann aus einem elektrisch isolierenden Material bestehen, derart, dass eine elektrisch leitfähige Schicht, z. B. eine Graphenschicht, an der dielektrischen Fläche des Trägers gebildet und funktionalisiert werden kann.
  • Im Allgemeinen können die physikalischen und chemischen Eigenschaften eines Materials nicht ausschließlich durch seine Kristallstruktur und chemische Zusammensetzung definiert werden. Da die physikalischen Eigenschaften, zum Beispiel die elektronischen Eigenschaften (z. B. die Bandstruktur) einer Fläche aus einem Material sich von den physikalischen Eigenschaften des Grundmaterials unterscheiden können, kann ein Unterschied vorliegen, der die physikalischen Eigenschaften einer Schicht oder eines Gebiets betrifft, wenn mindestens eine räumliche Ausdehnung der Schicht oder des Gebiets auf den Nanometerbereich oder sogar den Subnanometerbereich verringert wird. In diesem Fall können die Flächeneigenschaften des entsprechenden Materials, das die Schicht oder das Gebiet bildet, über die Eigenschaften (z. B. die physikalischen und chemischen Eigenschaften) der Schicht oder des Gebiets dominieren. Im Grenzfall kann mindestens eine Abmessung einer Schicht oder eines Gebiets eine räumliche Ausdehnung von einigen wenigen Angström aufweisen, die die räumliche Ausdehnung von genau einer Monoschicht von Atomen des entsprechenden Materials sein kann. Eine Monoschicht kann eine Schicht sein, die eine seitliche Ausdehnung und Schichtdicke (oder Höhe) senkrecht zur seitlichen Ausdehnung aufweist, wobei die Schicht mehrere Atome (oder Moleküle) aufweist, wobei die Schicht eine Dicke (oder Höhe) von einem einzigen Atom (oder Molekül) aufweist. Mit anderen Worten, eine Monoschicht aus einem Material kann nicht gleiche Atome (oder Moleküle) aufweisen, die übereinander (entlang der Dicken- oder Höhenrichtung) angeordnet sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere verschiedene Materialien vorhanden sein, die intrinsisch Monoschichten, sogenannte selbstorganisierende Monoschichten, bilden, die als zweidimensionale Materialien oder, genauer gesagt, als zweidimensionale Strukturmaterialien bezeichnet werden können. Ferner kann ein typischer Vertreter eines solchen zweidimensionalen Strukturmaterials Graphen sein, das aus einer sechseckigen zweidimensionalen Anordnung von Kohlenstoffatomen, einer sogenannten Wabenstruktur, besteht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann Graphen auch als eine dünne Graphenschicht oder eine Graphenschicht bezeichnet werden. Ein weiterer Vertreter eines zweidimensionalen Materials kann hydriertes Graphen (Graphan) oder teilweise hydriertes Graphen sein. In dünnen Schichten aus reinem Graphen könnnen die strukturelle Anordnung und die Bindungen der Kohlenstoffatome unter Verwendung von Hybridisierung (Hybridorbitale) beschrieben werden, wobei in diesem Fall die Kohlenstoffatome sp2-Hybride sind, was bedeutet, dass eine kovalente Bindung der Kohlenstoffatome eine sechseckige zweidimensionale Schicht, d. h. eine sechseckige Monoschicht, bildet. In hydriertem Graphen oder Graphan können die Kohlenstoffatome sp3-Hybride oder eine Mischung aus sp2-Hybriden und sp3-Hybriden sein, wobei die Kohlenstoffatome, die sp3-Hybride sind, mit einem Wasserstoffatom verbunden sind, wodurch eine dünnschichtartige (zweidimensionale) Struktur gebildet wird.
  • Ein zweidimensionales Material, so wie es hier genannt wird, kann eine Schicht sein, die eine kovalente Bindung entlang zweier räumlicher Richtungen aufweist, die eine dünne Schichtstruktur oder eine zweidimensionale, z. B. selbstorganisierende, Struktur bildet, wobei es sein kann, dass das zweidimensionale Material keine kovalente Bindung mit anderen Atomen außerhalb der Dünnschichtstruktur aufweist. Ein zweidimensionales Material, so wie es hier genannt wird, kann eine Schicht sein, die aus einer Monoschicht aus einem Material besteht. Ein zweidimensionales Material, so wie es hier genannt wird, kann eine Schicht sein, die aus einer Doppelschicht aus einem Material besteht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Graphenschicht Kohlenstoff in einer zweidimensionalen Struktur, z. B. in einem sechseckig angeordneten Gitter, aufweisen.
  • Typische dreidimensionale Materialien, wie z. B. ein Metallgrundmaterial, können in Abhängigkeit von der seitlichen Ausdehnung des Materials unterschiedliche physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen, z. B. kann eine Monoschicht oder eine ultradünne Schicht aus einem Material unterschiedliche Eigenschaften als ein gleiches Grundmaterial aufweisen. Eine Monoschicht oder eine ultradünne Schicht aus einem dreidimensionalen Material kann unterschiedliche Eigenschaften als eine dickere Schicht aus dem Material aufweisen, da das Verhältnis von Volumen zu Fläche sich ändert. Aus diesem Grund können sich die Eigenschaften einer dünnen Schicht aus einem Material mit zunehmender Schichtdicke an die Grundmaterialeigenschaften des Materials annähern.
  • Im Gegensatz dazu kann eine Schicht, die ein zweidimensionales Material aufweist, z. B. Graphen, Graphan, Silicen, Germanen, ihre physikalischen und chemischen Eigenschaften unabhängig von der Schichtdicke bewahren, z. B. kann eine Monoschicht aus einem zweidimensionalen Material im Wesentlichen die gleichen Eigenschaften aufweisen, wie mehrere Monoschichten, die übereinander angeordnet sind, da es sein kann, dass die einzelnen Schichten im Wesentlichen nicht aneinander gekoppelt sind, z. B. da es sein kann, dass keine kovalente, ionische und/oder metallische Bindung zwischen den einzelnen Schichten aus einem zweidimensionalen Material vorhanden ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können mehrere Graphenschichten oder dünne Schichten, die übereinander gestapelt sind, schwach aneinander gekoppelt sein (z. B. über Van-der-Waals-Interaktion).
  • Ein zweidimensionales Material, wie hier beschrieben, kann eindeutige physikalische und/oder chemische Eigenschaften aufweisen. Graphen kann zum Beispiel ein Halbleiter (z .B. ein Zero-Gap-Halbleiter) oder ein Halbmetall sein, das eine sehr hohe Ladungsträgerbeweglichkeit aufweist (z. B. im Bereich von etwa 40,000 bis etwa 200,000 cm2/Vs auf einem elektrisch isolierenden Substrat). Ferner kann Graphen andere eindeutige (elektrische, mechanische, magnetische, thermische, optische und dergleichen) Eigenschaften aufweisen, wodurch Graphen für die Elektronikindustrie (z. B. für die Verwendung in Sensoren (Gassensoren, Magnetsensoren), als Elektroden, in Transistoren, als Quantenpunkte und dergleichen) interessant wird. Graphen, wie auch andere vielversprechende zweidimensionale Strukturmaterialien, können indes eine oder mehrere dünne Schichten oder Monoschichten (z. B. eine Graphen-Monoschicht, z. B. eine Graphen-Doppelschicht, z. B. eine Graphen-Mehrschicht) aufweisen, die auf einem elektrisch isolierenden Substrat, z. B. auf Siliziumdioxid, angeordnet sind.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers bereitgestellt werden, das zum Bilden einer zweidimensionalen Schicht auf einem beliebigen Träger, z. B. auf einem dielektrischen Träger, wie zum Beispiel auf einer dielektrischen Schicht oder einem dielektrischen Wafer, verwendet werden. Das Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers kann zum Übertragen einer Monoschicht aus einem Material, z. B. einer Graphen-Monoschicht oder einer dünnen Graphenschicht, verwendet werden. Das Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers kann zum Übertragen einer Doppelschicht aus einem Material, z. B. einer Graphen-Doppelschicht, verwendet werden. Das Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers kann zum Übertragen eines Schichtstapels verwendet werden, der mehrere dünne Graphenschichten aufweist. Das Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers kann zum Bilden einer Schicht, die ein zweidimensionales Material, z. B. Graphen, aufweist, über eine Fläche einer dielektrischen Schicht oder einem Wafer verwendet werden. Das Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers, so wie es hier beschrieben ist, kann die Verarbeitung großer Flächen (z. B. größer als 1 mm2) und/oder die Verarbeitung von strukturierten (gemusterten) Substraten ermöglichen. Mit anderen Worten, kann das Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers, wie hier beschrieben, das Übertragen einer Schicht ermöglichen, die ein zweidimensionales Material (oder mit anderen Worten das Übertragen einer zweidimensionalen Materialschicht) aufweist, das eine große seitliche Ausdehnung aufweist und/oder eine große Fläche des Trägers bedeckt. Ferner kann das Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers, wie hier beschrieben, die Bildung von Faltungen und/oder Knittern in einem zweidimensionalen Material, das über dem Träger bereitgestellt wird, vermindern oder verhindern. Ferner kann das Verfahren zum Verarbeiten eines Trägers, wie hier beschrieben, angepasst werden, um andere zweidimensionale Strukturschichten, z. B. Silicenschichten, Germanenschichten und dergleichen, herzustellen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein zweidimensionales Material, z. B. eine oder mehrere Graphenschichten, durch katalytische Trennung eines Kohlenstoff enthaltenden Metalls, z. B. Nickel (Ni), oder durch ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (Chemical Vapor Deposition - CVD) auf einer Fläche aus katalytischem Material, z. B. auf einer Metallfläche (wie zum Beispiel auf einer Kupferfläche) oder auf einer metalloiden Fläche (wie zum Beispiel einer Germaniumfläche) gebildet werden. Verschiedene Ausführungsformen einer zweidimensionalen Materialschicht in einem elektronischen Gerät (z. B. in einem Transistor, einem Sensor usw.) können erfordern, dass die zweidimensionale Materialschicht über (z. B. direkt auf) einem elektrisch isolierenden Träger abgeschieden werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Übertragen einer zweidimensionalen Materialschicht von einer Fläche einer katalytischen Schicht (z. B. zum Übertragen einer Graphenschicht von einer Fläche einer Kupferschicht) auf eine Fläche einer dielektrischen Schicht bereitgestellt werden. Die dielektrische Schicht kann unter der katalytischen Schicht angeordnet sein oder, mit anderen Worten, die katalytische Schicht kann über (z. B. direkt auf) der dielektrischen Schicht angeordnet sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie hier beschrieben, eine katalytische Schicht ein katalytisches Material, z. B. ein katalytisches Metall, wie zum Beispiel Kupfer oder Nickel, aufweisen oder daraus bestehen. Ein Metall, so wie es hier bezeichnet wird, kann auch als ein Metalloid oder eine Metalllegierung verstanden werden. Verschiedene Metalle (z. B. Nickel, Cobalt, Wolfram, Iridium, Platin) können eine feste Lösung (auch als eine Festkörperlösung bezeichnet) mit Kohlenstoff bilden. Als Veranschaulichung kann ein Metall als ein Lösungsmittel für Kohlenstoff (oder andere kleine Atome, wie zum Beispiel Stickstoff) wirken, worin Kohlenstoff der gelöste Stoff ist. In diesem Fall kann es sein, dass das Metall nicht chemisch mit dem Kohlenstoff reagiert (oder keine chemische Verbindung bildet), sondern die Kohlenstoffatome stattdessen klein genug sein können, um an Zwischenräumen des Metalls (mit anderen Worten des Metallgitters) aufgenommen zu werden, daher kann das Metall ein katalytisches Metall sein, das eine Trennung von in dem Metall gelöstem Kohlenstoff ermöglicht. Ferner kann eine Metallschicht (z. B. ein katalytisches Metall oder irgendein anderer Typ von katalytischem Material) als Keimschicht für die Züchtung einer zweidimensionalen Materialschicht über der Keimschicht, z. B. unter Verwendung von chemischer Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition - CVD) oder physikalischer Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition - PVD), verwendet werden.
  • Ferner kann eine zweidimensionale Schicht ein zweidimensionales Material, z. B. aus einer oder mehreren dünnen Graphenschichten oder einer oder mehreren Monoschichten aus irgendeinem anderen Typ von zweidimensionalem Material, aufweisen oder daraus bestehen. Ferner kann eine dielektrische Schicht ein dielektrisches (mit anderen Worten elektrisch isolierendes) Material, z. B. aus einer oder mehreren dünnen Graphenschichten oder aus einer oder mehreren Monoschichten aus irgendeinem anderen Typ von zweidimensionalem Material, aufweisen oder daraus bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Verfahren zum Entfernen eines katalytischen Materials (z. B. Kupfer) bereitgestellt werden, das unter der zweidimensionalen Materialschicht (z. B. der Graphenschicht) angeordnet sein kann, wobei die zweidimensionale Materialschicht auf einem beliebigen Träger (z. B. auf einem dielektrischen Träger) abgelegt werden kann, der unter dem katalytischen Material angeordnet ist.
  • Herkömmlich kann eine Graphenschicht unter Verwendung einer tragenden dünnen Kunststoffschicht von einer Kupferschicht auf ein Zielsubstrat übertragen werden. Aus diesem Grund kann eine dünne Schicht aus Polymethylmethacrylat (PMMA) über der Graphenschicht abgeschieden werden und das Kupfer unter der Graphenschicht kann vollständig durch ein Nassätzmittel weg geätzt werden. In diesem Fall schwimmt der PMMA/Graphen-Schichtstapel in dem Nassätzmittel und muss durch das Zielsubstrat eingefangen werden. Es kann sein, dass dieses Verfahren nicht verfahrenskompatibel mit herkömmlich angewandter Halbleiter-Massenherstellung ist, da die Beziehung der Graphenschicht zu ihrem Träger während der Verarbeitung verloren geht.
  • Zur Herstellung einer Graphenschicht von hoher Qualität kann eine Face-to-Face-Übertragung (F2F) der Graphenschicht verwendet werden. In diesem Fall wird eine Kupferschicht auf einem dielektrischen Träger gebildet und eine Graphenschicht wird auf der Kupferschicht gebildet; und anschließend wird die Kupferschicht vollständig entfernt, wobei die Graphenschicht durch die dielektrische Schicht eingefangen wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Face-to-Face-Übertragung bereitgestellt werden, wobei eine Graphenschicht durch Entfernen von mindestens einer Schicht, die zwischen dem dielektrischen Träger und der Graphenschicht angeordnet ist, auf eine Fläche eines dielektrischen Trägers übertragen wird, wobei die Graphenschicht während des Entfernens der mindestens einen Schicht in einer festen Position in Bezug zu der dielektrischen Schicht gehalten wird. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann dieses Verfahren das Bereitstellen einer Graphenschicht auf einem dielektrischen Träger ermöglichen, wobei die Graphenschicht erheblich weniger Defekte aufweist, da die Graphenschicht zum Beispiel keiner wesentlichen mechanischen Beanspruchung ausgesetzt wird. Ferner kann dieses Verfahren einfach automatisiert werden.
  • Herkömmlich verwendete Übertragungsverfahren für Graphenschichten, z. B. Face-to-Face-Übertragungsverfahren, können hinsichtlich der Dicke der Schicht oder des Schichtstapels begrenzt sein, die/der zwischen dem dielektrischen Träger und der Graphenschicht angeordnet ist, z. B. kann die Dicke der Kupferschicht auf weniger als etwa 1 µm, z. B. auf etwa 0,5 µm, beschränkt sein, da die Graphenschicht aufgrund von Kapillarkräften an dem dielektrischen Träger eingefangen wird. Ferner kann zum Bereitstellen dieser Kapillarkräfte in herkömmlich verwendeten Übertragungsverfahren Stickstoff in den dielektrischen Träger implantiert werden, derart, dass das Temperaturbudget während der Verarbeitung aufgrund des Stickstoffimplantats begrenzt ist. Veranschaulichend kann der Stickstoff leicht aus dem dielektrischen Träger diffundieren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Übertragungsverfahren zum Übertragen einer Graphenschicht bereitgestellt werden, wobei die Kupferschicht (oder irgendeine andere Tragschicht, die unter der Graphenschicht angeordnet ist), auf der die Graphenschicht gebildet wird, eine Dicke aufweisen kann, die größer als etwa 0,5 µm, 1 µm oder 2 µm ist, derart, dass die Graphenschicht mit einer niedrigen Defektdichte gebildet werden kann. Ferner kann die Dicke der Kupferschicht (oder anderen Tragschicht) die seitliche Ätzrate beeinflussen und aus diesem Grund kann die Zeit, die erforderlich ist, um die Kupferschicht zu entfernen, von der entsprechenden Dicke der Kupferschicht abhängen. Im Vergleich zu einer dünneren Kupferschicht kann eine dickere Kupferschicht (die z. B. eine Dicke größer als 0,5 µm, 1 µm, oder 2 µm aufweist) leicht entfernt werden, da die seitliche Ätzrate aufgrund eines verbesserten Ätzmittelaustauschs leichter entfernt werden kann. Ferner kann nach oder während dem Entfernen der Kupferschicht ein Reinigungsverfahren durchgeführt werden, um Metallverunreinigungen von der Fläche der Graphenschicht zu entfernen, die dem Träger zugewandt ist. Ferner kann es sein, dass keine Ionenimplantation in den dielektrischen Träger erforderlich ist, da eine Übertragungsstruktur bereitgestellt werden kann, die die Graphenschicht während der Verarbeitung, z. B. während der Entfernung der Kupferschicht, an dem dielektrischen Träger fixiert. Es wurde erkannt, dass während der Verarbeitung Löcher in eine Kupferschicht eingeführt werden können, wenn die Kupferschicht zum Beispiel dünner als 500 nm ist, z. B. wenn die Kupferschicht eine Dicke im Bereich von etwa 100 nm bis etwa 500 nm aufweist, und aus diesem Grund können auch Löcher in eine Graphenschicht eingeführt werden, die auf der Kupferschicht gebildet wird. Die Löcher in der Kupferschicht können durch Verdampfung von Kupfer und/oder durch Spannungsmigration in dem Kupfer während der Verarbeitung, z. B. während einer thermischen Behandlung, verursacht werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Polymerbrücken verwendet werden, um eine Graphenschicht während der Verarbeitung an einem dielektrischen Träger zu fixieren, wobei die Polymerbrücken nach oder während der Übertragung der Graphenschicht auf eine Fläche des dielektrischen Trägers entfernt werden können. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Polymerschicht (oder irgendeine andere zweckmäßige Hilfsschicht oder Hilfsschichtstruktur), die verwendet wird, um die Graphenschicht an dem dielektrischen Träger zu fixieren, Abschnitte (die auch als Säulen bezeichnet werden) aufweisen, die sich durch die Graphenschicht erstrecken, derart, dass die Polymerschicht durch diese Abschnitte mit dem Träger verbunden ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Säulen einen Zwischenraum (z. B. der Abstand zum jeweils nächsten Nachbarn) im Bereich von etwa 10 µm bis etwa 10 mm aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Säulen einen Durchmesser oder eine seitliche Ausdehnung im Bereich von etwa 0,1 µm bis etwa 10 µm, z. B. im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 5 µm, aufweisen.
  • 1 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 100 zum Verarbeiten eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen. Das Verfahren 100 kann Folgendes aufweisen: in 110 Bilden einer Schichtstruktur über dem Träger, wobei die Schichtstruktur eine Tragschicht und eine zweidimensionale Schicht über der Tragschicht aufweist; wobei die Schichtstruktur mindestens eine Öffnung aufweist, die einen Abschnitt des Trägers freilegt; in 120 Bilden einer Hilfsschichtstruktur, wobei die Hilfsschichtstruktur die Schichtstruktur mindestens teilweise bedeckt und die mindestens eine Öffnung mindestens teilweise füllt; und in 130 Entfernen der Tragschicht der Schichtstruktur. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur eine Übertragungsschichtstruktur sein, die verwendet wird, um die zweidimensionale Schicht mit dem Träger in Kontakt zu bringen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweidimensionale Schicht mindestens eine Graphen-Monoschicht aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweidimensionale Schicht einen Stapel aus zwei oder mehr Graphen-Monoschichten aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht Kupfer oder irgendeinen anderen Typ von zweckmäßigem katalytischem Material zum Bilden (z. B. zum Abscheiden oder Trennen) der zweidimensionalen Schicht aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger eine Schicht, einen Wafer oder irgendeinen anderen zweckmäßigen Typ von einem Träger aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger eine dielektrische Schicht, einen dielektrischen Wafer oder irgendeinen anderen zweckmäßigen Typ von einem dielektrischen Träger aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens ein Flächenabschnitt des Trägers, der mit der zweidimensionalen Schicht in Kontakt gebracht werden kann, aus einem dielektrischen Material, z. B. Siliziumoxid (SiO2), Silizium-Oxinitrid (SiOxNy), Aluminiumoxid (Al2O3) Siliziumcarbid (SiC) usw. bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden der Schichtstruktur, wie hier beschrieben, das Bilden (z. B. Abscheiden) einer Tragschicht über dem Träger und das Bilden (z. B. Abscheiden) einer zweidimensionalen Schicht über der Tragschicht aufweisen. Ferner kann das Bilden der Schichtstruktur, wie hier beschrieben, die Strukturierung der Schichtstruktur oder mindestens einer Schicht der Schichtstruktur, z. B. der Tragschicht, aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bilden (z. B. Abscheiden) einer Schicht, z. B. der Tragschicht oder der zweidimensionalen Schicht (z. B. Abscheiden einer Metalltragschicht und Abscheiden von Kohlenstoff direkt auf der Metalltragschicht) ein Schichtungsverfahren, wie in der Halbleiterindustrie verwendet, aufweisen. Ein Schichtungs- oder Abscheidungsverfahren gemäß der hier verwendeten Bezeichnung kann ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (Chemical Vapor Deposition - CVD) und/oder ein physikalisches Gasphasenabscheidungsverfahren (Physical Vapor Deposition - PVD) aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren (CVD-Verfahren) eine Vielzahl von Abwandlungen aufweisen, wie zum Beispiel Normaldruck-CVD (APCVD), Tiefdruck-CVD (LPCVD), Ultrahochvakuum-CVD (UHVCVD), plasmaunterstützte CVD (PECVD), CVD mit Plasma hoher Dichte (HDPCVD), remote-plasmaunterstützte CVD (RPECVD), Atomlagenabscheidung (Atomic Layer Deposition - ALD), Atomlagen-CVD (ALCVD), Gasphasenepitaxie (Vapor Phase Epitaxy - VPE), metallorganische Gasphasenabscheidung (Metal Organic CVD - MOCVD), hybrid physikalische Gasphasenabscheidung (Hybrid Physical CVD - HPCVD) und dergleichen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können Kohlenstoff, Silizium, Germanium, Nickel, Cobalt, Eisen, Ruthenium, Rhodium, Platin, Iridium, Kupfer, Gold, Silber, Tantal, Titannitrid, Siliziumnitrid und dergleichen unter Verwendung von LPCVD, ALD oder Atomlagen-CVD (oder unter Verwendung eines PVD-Verfahrens) abgeschieden werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann physikalische Gasphasenabscheidung eine Vielzahl von Abwandlungen aufweisen, wie zum Beispiel Sputtern oder Magnetronsputtern, Ionenstrahlsputtern (IBS), reaktives Sputtern, Hochenergieimpulsmagnetronsputtern (High-Power Impulse Magnetron Sputtering - HIPIMS), Vakuumaufdampfung, thermische Aufdampfung, Molekularstrahlepitaxie (Molecular Beam Epitaxy - MBE), Laserpulsabscheidung, elektrochemische Abscheidung (ECD) und dergleichen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger oder eine Schicht, die über dem Träger gebildet wird (z. B. die Tragschicht, die zweidimensionale Schicht, eine Hilfsschicht usw.) unter Verwendung von zum Beispiel einem lithografischen Verfahren (das zum Beispiel das Aufbringen eines Resists, Belichten des Resists und Entwickeln des Resists einschließt) und einem Ätzverfahren (z. B. einem Nassätzverfahren unter Verwendung von Ätzchemie oder einem Trockenätzverfahren unter Verwendung von zum Beispiel Plasmaätzen, reaktivem Plasmaätzen, Ionenstrahlfräsen und dergleichen) strukturiert werden. Ferner kann die Strukturierung eines Trägers (z. B. einer Schicht oder eines Wafers) das Aufbringen einer Maskenschicht (z. B.einer harten Maskenschicht oder einer weichen Maskenschicht), die Strukturierung der Maskenschicht zum Freilegen des darunterliegenden Trägers und das selektive Ätzen des darunterliegenden Trägers aufweisen. Ferner kann ein Strukturierungsverfahren des Weiteren die Resistablösung, z. B. nachdem das Ätzverfahren durchgeführt wurde, aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine Maskenschicht als Teil der Hilfsschichtstruktur verwendet werden, wie hier beschrieben.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein katalytisches Metall, wie hier beschrieben, an der Bildung der zweidimensionalen Schicht teilnehmen, z. B. kann Nickel, Kupfer (aber auch Germanium) als katalytische Metallschicht das Bilden einer Graphenschicht ermöglichen, wobei das katalytische Metall nicht primär mit dem Kohlenstoff reagiert. Zum Verarbeiten von zum Beispiel Kohlenstoff kann ein entsprechendes katalytisches Metall irgendein Material sein, das den Kohlenstoff bei hohen Temperaturen auflösen kann, wobei keine stabile Phase bei Raumtemperaturen vorhanden sein kann, die den Kohlenstoff und das katalytische Metall aufweist, derart, dass der Kohlenstoff sich wieder von dem katalytischen Metall trennen kann. Alternativ kann zum Verarbeiten von zum Beispiel Kohlenstoff ein entsprechendes katalytisches Metall irgendein Material sein, das den Abbau von Kohlenwasserstoff-Vorläufermolekülen und die Umlagerung zu einer Graphenschicht unterstützt, z. B. aufgrund einer hohen Beweglichkeit der Kohlenstoffatome entlang einer Fläche des katalytischen Materials, wie zum Beispiel entlang einer Kupferfläche bei relevanten Verarbeitungstemperaturen.
  • 2 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 200 zum Verarbeiten eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen, z. B. ein Verfahren 200 zum Übertragen einer zweidimensionalen Schicht, die auf einer Fläche einer ersten Schicht angeordnet ist, auf eine Fläche einer zweiten Schicht, wobei das Verfahren 200 Folgendes aufweisen kann: in 210 Bilden einer Übertragungsschichtstruktur, die die zweidimensionale Schicht mindestens teilweise bedeckt und mindestens eine Seitenwand der ersten Schicht mindestens teilweise bedeckt; in 220 physisches Inkontaktbringen der Fläche der zweiten Schicht mit der Übertragungsschichtstruktur, wobei die erste Schicht zwischen der zweiten Schicht und der zweidimensionalen Schicht angeordnet wird; und anschließend in 230 Entfernen der ersten Schicht; und anschließend in 240 mindestens eines von Verformen oder Entfernen der Übertragungsschichtstruktur, um die zweidimensionale Schicht mit der Fläche der zweiten Schicht in physischen Kontakt zu bringen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Schicht eine Tragschicht sein und die zweite Schicht kann ein Träger sein, wie hier beschrieben.
  • 3 veranschaulicht ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens 300 zum Verarbeiten eines Trägers gemäß verschiedenen Ausführungsformen, z. B. ein Verfahren 300 zum Übertragen einer Graphenschicht, die auf einer Fläche einer katalytischen Schicht angeordnet ist, auf eine Fläche einer dielektrischen Schicht, wobei die dielektrische Schicht sich in physischem Kontakt mit der katalytischen Schicht befindet, wobei das Verfahren 300 Folgendes aufweisen kann: in 310 Bilden mindestens einer Öffnung, die sich durch die Graphenschicht und durch die katalytische Schicht zur Fläche der dielektrischen Schicht erstreckt; in 320 Bilden einer Übertragungsschichtstruktur, die die Graphenschicht bedeckt und die mindestens eine Öffnung füllt, wobei die Übertragungsschichtstruktur sich in physischem Kontakt mit der dielektrischen Schicht befindet; und anschließend in 330 Entfernen der katalytischen Schicht; und anschließend in 340 mindestens eines von Verformen oder Entfernen der Übertragungsschichtstruktur, um die Graphenschicht mit der Fläche der dielektrischen Schicht in physischen Kontakt zu bringen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die Graphenschicht ein Beispiel für eine zweidimensionale Schicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die dielektrische Schicht ein Beispiel für einen Träger. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen ist die katalytische Schicht ein Beispiel für eine Tragschicht.
  • Verschiedene Abwandlungen und/oder Ausgestaltungen der Verfahren 100, 200, 300 zum Verarbeiten eines Trägers und Details, die die verwendeten Schichten und Verfahrensschritte betreffen, sind in der Folge beschrieben. Die Merkmale und/oder Verarbeitungsschritte, die in der Folge beschrieben sind, können in den Verfahren 100, 200, 300 enthalten sein oder können analog mit den Verfahren 100, 200, 300 kombiniert werden.
  • 4A veranschaulicht eine Trägeranordnung 401a in einer schematischen Querschnittsansicht, z. B. nachdem der Prozess 110 des Verfahrens 100 durchgeführt wurde, an einer Ausgangsstufe der Verarbeitung des Verfahrens 200, oder nachdem der Prozess 310 des Verfahrens 300 durchgeführt wurde, um Gesichtspunkte von verschiedenen Ausführungsformen zu veranschaulichen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägeranordnung 401a einen Träger 400 aufweisen (der auch als eine zweite Schicht 400 oder dielektrische Schicht 400 bezeichnet wird). Der Träger 400 kann eine dielektrische Schicht, z. B. ein dielektrischer Wafer 400, sein oder der Träger 400 kann ein dielektrisches Material aufweisen, z. B. ein dielektrisches Flächengebiet oder eine dielektrische Schicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine dielektrische Struktur 400 (z. B. eine dielektrische Schicht 400) als Träger 400 verwendet werden, wobei die dielektrische Struktur 400 auf irgendeinem zweckmäßigen anderen Träger, z. B. auf einem Halbleiterwafer, angeordnet werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die dielektrische Struktur eine Flächenschicht eines Halbleiterträgers sein. In verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 400 aus dielektrischem Material hergestellt sein oder kann dielektrisches Material aufweisen, wie zum Beispiel Siliziumoxid (z. B. SiO2), Siliziumnitrid (z. B. Si3N4), Siliziumcarbid (SiC), Aluminiumoxid (Al2O3), Hafniumoxid (HfO2) oder Zirkonoxid (ZrO2).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägeranordnung 401a eine Tragschicht 402 aufweisen, die über (z. B. direkt auf) dem Träger 400 angeordnet ist. Die Tragschicht 402 (die auch als katalytische Schicht 402 oder erste Schicht 402 bezeichnet wird) kann eine erste Fläche 402a, die vom Träger 400 abgewandt ist, und eine zweite Fläche 402b aufweisen, die der ersten Fläche 402a entgegengesetzt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 400 eine erste Fläche 400a, die der Tragschicht 402 zugewandt ist, und eine zweite Fläche 400b aufweisen, die der ersten Fläche 400a entgegengesetzt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die erste Fläche 400a des Trägers 400 in direktem physischem Kontakt mit der zweiten Fläche der Tragschicht 402 befinden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägeranordnung 401a eine zweidimensionale Schicht 404 aufweisen. Die zweidimensionale Schicht 404 kann über der Tragschicht 402 angeordnet sein. Die zweidimensionale Schicht 404 kann ein zweidimensionales Material aufweisen oder daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Begriff „zweidimensionales Material“, so wie er hier verwendet wird, so zu verstehen sein, dass er ein Material aufweist oder bezeichnet, das in einer zweidimensionalen oder ebenen Struktur kristallisiert, wobei eine erste geometrische Abmessung (z. B. Dicke) der Struktur im Wesentlichen kleiner, z. B. mindestens zwei Größenordnungen kleiner, z. B. mindestens drei Größenordnungen kleiner, z. B. mindestens vier Größenordnungen kleiner, oder sogar noch kleiner ist als eine zweite geometrische Abmessung (z. B. Länge) und/oder eine dritte geometrische Abmessung (z. B. Breite) der Struktur. In einer oder mehreren Ausführungsformen kann der Begriff „zweidimensionales Material“ derart verstanden werden, dass er ein Material aufweist oder bezeichnet, das die dünnstmögliche Struktur (eine einzelne Schicht) aufweist, die von einem Material abgeleitet wird, das aus mehreren Schichten besteht, z. B. eine ein Kohlenstoffatom dicke Schicht wie für Graphen oder eine MoS2-Einheit dicke Schicht wie für MoS2.
  • In verschiedenen Ausführungsformen kann die zweidimensionale Schicht 404 (die auch als zweidimensionale Materialschicht 404 bezeichnet wird) Graphen oder ein Metallchalkogenid, wie beispielsweise Molybdändisulfid, Wolframdisulfid oder dergleichen aufweisen oder daraus bestehen. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein zweidimensionales Material, das die zweidimensionale Schicht 404 bereitstellt, Graphan, Germanen und dergleichen aufweisen oder daraus bestehen.
  • Gemäß einer oder mehreren Ausführungsformen kann eine zweidimensionale Schicht 404 (z. B. eine Graphenschicht 404) eine Dicke von kleiner oder gleich etwa 20 nm, zum Beispiel im Bereich von etwa 0,5 nm bis etwa 20 nm, zum Beispiel etwa 0,34 nm aufweisen (z. B. im Fall einer einzigen Monoschicht aus Graphen).
  • In dem Fall, in dem die zweidimensionale Schicht 404 eine Graphenschicht ist, kann die Graphenschicht 404 zum Beispiel unter Verwendung von einem oder mehreren von den folgenden Verfahren gebildet werden: Chemische Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition - CVD) von Graphen; Bilden von Graphen unter Verwendung von Festphasen-Kohlenstoffquellen; Festkörperepitaxie von Graphen oder irgendein anderer Typ von zweckmäßigem Verfahren zum Bilden der Graphenschicht 404 über der Tragschicht 402. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht 402 eine Keimschicht zum Abscheiden der Graphenschicht 404 (oder zum Abscheiden von irgendeinem Typ von zweidimensionaler Schicht 404) sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht 402 eine katalytische Schicht sein (die z. B. Kupfer, Nickel usw. aufweist), von der die Graphenschicht 404 getrennt wurde oder auf deren Fläche die Graphenschicht 404 reaktiv abgeschieden wird.
  • In dem Fall, dass die zweidimensionale Schicht 404 eine Graphenschicht ist, kann die Graphenschicht 404 mehrere Kristallite oder Flocken aufweisen oder daraus bestehen, die zum Beispiel eine Größe (z. B. Durchmesser) von einigen wenigen Mikrometern, z. B. etwa 1 µm, aufweisen. In verschiedenen Ausführungsformen kann die Graphenschicht 404 eine ununterbrochene Graphenschicht sein, die sich seitlich über den gesamten Träger 400 erstreckt. Jeder der Kristallite kann ein oder mehrere Plättchen aufweisen oder daraus bestehen, die einige wenige Schichten aus Graphen, z. B. bis zu fünf Schichten, z. B. eine Monoschicht, eine Doppelschicht, eine Dreischicht usw., aus Graphen aufweisen oder daraus bestehen, wobei eine Monoschicht aus Graphen eine zweidimensionale Struktur mit einer Dicke von etwa 0,34 nm aufweisen kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens eine Elektrode in den Träger 400 (in den Figuren nicht veranschaulicht) eingebettet sein, um die zweidimensionale Schicht 404 elektrisch zu kontaktieren, nachdem die zweidimensionale Schicht 404 auf die erste Fläche 400a des Trägers 400 übertragen wurde (siehe 11).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägeranordnung, wie hier beschrieben, als irgendein zweckmäßiges elektronisches Gerät, z. B. als ein Schalter, ein Transistor, ein Sensor, ein Filter, ein Sender, ein Empfänger, eine Sende/Empfangseinrichtung und dergleichen, ausgestaltet sein. Die zweidimensionale Schicht 404 kann eine Funktionsschicht des elektronischen Geräts sein, z. B. ein zweidimensionales Material mit einem Bandabstand aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägeranordnung mit einem zusätzlichen dielektrischen Material bedeckt sein oder kann eine zusätzliche dielektrische Materialschicht aufweisen, z. B. kann die Trägeranordnung mit einer Schutzschicht bedeckt sein. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann mindestens ein Abschnitt der zweidimensionalen Schicht 404 Teil von einem oder mehreren passiven und/oder aktiven Bauteilen, wie z. B. Sensoren, Widerständen, Kondensatoren, Transistoren (z. B. bipolare Transistoren, Feldeffekttransistoren usw.), Dioden, Thyristoren oder dergleichen, sein.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Tragschicht 402 und die zweidimensionale Schicht 404, die über dem Träger 400 angeordnet ist, als eine Schichtstruktur 412 bezeichnet werden. Mit anderen Worten, eine Schichtstruktur 412 kann an mindestens einem von über und in dem Träger 400 gebildet werden und die Schichtstruktur 412 kann die Tragschicht 402 und die zweidimensionale Schicht 404 aufweisen, wie hier beschrieben. Die Schichtstruktur 412 kann mindestens eine Öffnung 406 aufweisen, die einen Abschnitt 400p des Trägers 400 freilegt. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die mindestens eine Öffnung 406 durch die Tragschicht 402 und durch die zweidimensionale Schicht 404 erstrecken. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine Öffnung (z. B. eine oder mehr als eine Öffnung) durch partielles Entfernen der zweidimensionalen Schicht 404 und der Tragschicht 402 oder, mit anderen Worten, durch Strukturierung der Schichtstruktur 412 gebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strukturierungsverfahren zum Bilden der mindestens einen Öffnung 406 in die Schichtstruktur 412 das Entfernen ausgewählter Abschnitte der Schichtstruktur 412 aufweisen. Da mehrere Prozesse beteiligt sein können, bestehen gemäß verschiedenen Ausführungsformen verschiedene Möglichkeiten der Durchführung eines Strukturierungsverfahrens, wobei Gesichtspunkte aus Folgendem bestehen können: Auswählen von mindestens einem Abschnitt einer Flächenschicht (oder eines Materials), das, z. B. unter Verwendung von mindestens einem lithografischen Verfahren, entfernt werden soll; und Entfernen der ausgewählten Abschnitte einer Flächenschicht, z. B. unter Verwendung von mindestens einem Ätzverfahren.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Strukturieren der Schichtstruktur 412 das Bilden einer strukturierten Maskenschicht über der Schichtstruktur 412 aufweisen (z. B. eine weiche Maske, die ein Resist aufweist, oder eine harte Maske, die hartes Maskenmaterial aufweist, z. B. irgendein zweckmäßiges hartes Maskenmaterial, das selektiv von der Schichtstruktur 412 entfernt werden kann, falls erforderlich).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann ein Maskenmaterial zum Strukturieren der Schichtstruktur 412 verwendet werden, die auch als Übertragungsstruktur für die Übertragungsverfahren der zweidimensionalen Schicht 404, wie hier beschrieben, verwendet werden kann (siehe 6C und 6H).
  • 4B veranschaulicht eine Trägeranordnung 401b in einer schematischen Querschnittsansicht, z. B. nachdem der Prozess 110 und der Prozess 120 des Verfahrens 100 durchgeführt wurden, nachdem der Prozess 210 des Verfahrens 200 durchgeführt wurde, oder nachdem der Prozess 310 und der Prozess 320 des Verfahrens 300 durchgeführt wurden, um Gesichtspunkte von verschiedenen Ausführungsformen zu veranschaulichen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Trägeranordnung 401b eine Hilfsschichtstruktur 408 aufweisen. Die Hilfsschichtstruktur 408 kann die Schichtstruktur 412 mindestens teilweise bedecken und mindestens teilweise mindestens eine Öffnung 406, die in der Schichtstruktur 412 bereitgestellt ist, mindestens teilweise füllen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die mindestens eine Öffnung 406 vollständig durch das Material der Hilfsschichtstruktur 408, z. B. durch ein Polymer, wie zum Beispiel PMMA, aufgefüllt werden. Die Hilfsschichtstruktur 408 kann eine einzelne Schicht aufweisen, wie zum Beispiel in 4B veranschaulicht. Alternativ kann die Hilfsschichtstruktur 408 zwei oder mehr als zwei Schichten aufweisen (siehe 6C und 6H).
  • Wie in 4A und 4B veranschaulicht, kann die zweidimensionale Schicht 404 eine erste Fläche 404a, die von der Tragschicht 402 abgewandt ist, und eine zweite Fläche 404b aufweisen, die der ersten Fläche 404a entgegengesetzt ist. Die zweite Fläche 404b der zweidimensionalen Schicht 404 kann in direktem physischem Kontakt mit der ersten Fläche 402a der Tragschicht 402 stehen. Ferner kann die erste Fläche 404a der zweidimensionalen Schicht 404 sich in direktem physischem Kontakt mit der Hilfsschichtstruktur 408 befinden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die erste Fläche 404a der zweidimensionalen Schicht 404 die Fläche 412s der Schichtstruktur 412 definieren, die von dem Träger 400 abgewandt ist. Ferner kann, wie in 4A und 4B veranschaulicht, die mindestens eine Öffnung 406 mindestens eine Seitenwand 412w der Schichtstruktur 412 definieren oder bereitstellen. Die mindestens eine Seitenwand 412w der Schichtstruktur 412 kann sich in eine vertikale Richtung, zum Beispiel senkrecht zur Fläche 412s der Schichtstruktur 412, erstrecken.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur 408 die Fläche 412s der Schichtstruktur 412 bedecken und die Hilfsschichtstruktur 408 kann die mindestens eine Seitenwand 412w der Schichtstruktur 412 bedecken. Mit anderen Worten, die Hilfsschichtstruktur 408 kann sich in direktem physischem Kontakt mit der Fläche 412s und der mindestens einen Seitenwand 412w der Schichtstruktur 412 befinden. Aus diesem Grund kann die zweidimensionale Schicht 404 an die Hilfsschichtstruktur 408 gebunden sein.
  • 4C veranschaulicht eine Trägeranordnung 401c in einer schematischen Querschnittsansicht, z. B. nachdem der Prozess 110, der Prozess 120 und der Prozess 130 des Verfahrens 100 durchgeführt wurden, nachdem der Prozess 210, der Prozess 220 und der Prozess 230 des Verfahrens 200 durchgeführt wurden, oder nachdem der Prozess 310, der Prozess 320 und der Prozess 330 des Verfahrens 300 durchgeführt wurden, um Gesichtspunkte von verschiedenen Ausführungsformen zu veranschaulichen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht 402 der Schichtstruktur 412, z. B. vollständig, entfernt werden. Die Trägeranordnung 401c kann freien Raum 414 aufweisen, der nicht mit einem festen Material gefüllt ist, wobei der freie Raum 414 durch Entfernen, z. B. Wegätzen, der Tragschicht 402 der Schichtstruktur 412 bereitgestellt werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweidimensionale Schicht 404 von dem Träger 400 beabstandet durch die Hilfsschichtstruktur 408 getragen werden. Aus diesem Grund kann es sein, dass die zweidimensionale Schicht 404 bei einem Nassätzverfahren, das durchgeführt wird, um die Tragschicht 402 zu entfernen, nicht weg schwimmt. Ferner kann die Hilfsschichtstruktur 408 verwendet werden, um die zweidimensionale Schicht 404 an einer definierten Position auf der ersten Fläche 400a des Trägers 400 fallen zu lassen.
  • Wie in 4B und 4C veranschaulicht, kann die Hilfsschichtstruktur 408 sich in direktem physischem Kontakt mit der ersten Fläche 400a des Trägers 400 befinden, wobei die Position, an der die Hilfsschichtstruktur 408 die erste Fläche 400a des Trägers 400 kontaktiert, durch die mindestens eine Öffnung 406 definiert werden kann, die in der Schichtstruktur 412 bereitgestellt wird, bevor die Tragschicht 402 entfernt wurde.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Entfernen der Tragschicht 402 mindestens teilweise das Freilegen der zweiten Fläche 404b der zweidimensionalen Schicht 404 aufweisen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die Hilfsschichtstruktur 408 durch die zweidimensionale Schicht 404 erstrecken. Die erste Fläche 400a des Trägers 400 kann der zweiten Fläche 404b der zweidimensionalen Schicht 404 zugewandt sein, derart, dass eine Face-to-Face-Übertragung der zweidimensionalen Schicht 404 auf die erste Fläche 400a des Trägers 400 durch Entfernen (siehe 9A bis 9C) und/oder Verformen (siehe 6I) der Hilfsschichtstruktur 408 durchgeführt werden kann.
  • 5A, 5B und 5C veranschaulichen eine Trägeranordnung 501a, 501b beziehungsweise 501c in einer schematischen Querschnittsansicht, z. B. an verschiedenen Stufen, während das Verfahren 100, das Verfahren 200 oder das Verfahren 300 durchgeführt wird, zum Veranschaulichen von Gesichtspunkten von verschiedenen Ausführungsformen analog zur Trägeranordnung, die unter Bezugnahme auf 4A bis 4C beschrieben ist.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Schichtstruktur 412 den Träger 400 lediglich teilweise bedecken. In diesem Fall kann ein Abschnitt 400p des Trägers frei von der Schichtstruktur 412 sein. Dies kann durch Bilden der Tragschicht 402 und der zweidimensionalen Schicht 404 über nur einem Teil der ersten Fläche 400a des Trägers 400 oder alternativ durch vollständiges Bedecken der ersten Fläche 400a des Trägers 400 mit der Schichtstruktur 412 und anschließendes partielles Entfernen (z. B. Strukturierung) der Schichtstruktur 412 zum Freilegen von mindestens einem Abschnitt 400p des Trägers 400 bewerkstelligt werden.
  • Wie in 5A und 5B veranschaulicht, kann die Schichtstruktur 412 mindestens eine Seitenwand 412w aufweisen, die mit der Hilfsschichtstruktur 408 bedeckt ist, analog wie in 4A bis 4C für die mindestens eine Seitenwand 412w beschrieben, die durch die mindestens eine Öffnung definiert ist. Die mindestens eine Seitenwand 412w der Schichtstruktur 412 kann sich in eine vertikale Richtung, zum Beispiel senkrecht zur zweidimensionalen Schicht 404, erstrecken.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur 408 die Fläche 412s der Schichtstruktur 412 bedecken und die Hilfsschichtstruktur 408 kann die mindestens eine Seitenwand 412w der Schichtstruktur 412 bedecken. Mit anderen Worten, die Hilfsschichtstruktur 408 kann sich in direktem physischem (körperlichen) Kontakt mit der Fläche 412s und der mindestens einen Seitenwand 412w der Schichtstruktur 412 befinden. Aus diesem Grund kann die zweidimensionale Schicht 404 an die Hilfsschichtstruktur 408 gebunden sein. Veranschaulichend kann die Schichtstruktur 412 mindestens teilweise durch die Hilfsschichtstruktur 408 eingekapselt sein.
  • Wie in 5C gezeigt, kann analog zu 4C die Tragschicht 402 der Schichtstruktur 412, z. B. vollständig, entfernt werden. Die Trägeranordnung 501c kann freien Raum 414 aufweisen, der nicht mit einem festen Material gefüllt ist, wobei der freie Raum 414 durch Entfernen, z. B. Wegätzen, der Tragschicht 402 der Schichtstruktur 412 bereitgestellt werden kann. Aus diesem Grund kann die Hilfsschichtstruktur 408 die Schichtstruktur 412 lediglich teilweise einkapseln, derart, dass ein Ätzmittel (z. B. ein Nassätzmittel) mit der Tragschicht 402 in Kontakt gebracht werden kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweidimensionale Schicht 404 von dem Träger 400 beabstandet durch die Hilfsschichtstruktur 408 getragen werden. Aus diesem Grund kann es sein, dass die zweidimensionale Schicht 404 bei einem Nassätzverfahren, das durchgeführt wird, um die Tragschicht 402 zu entfernen, nicht weg schwimmt. Ferner kann die Hilfsschichtstruktur 408 verwendet werden, um die zweidimensionale Schicht 404 an einer definierten Position auf der ersten Fläche 400a des Trägers 400 fallen zulassen.
  • Wie in 5B und 5C veranschaulicht, kann die Hilfsschichtstruktur 408 sich in direktem physischem Kontakt mit der ersten Fläche 400a des Trägers 400 befinden, wobei die Position, an der die Hilfsschichtstruktur 408 die erste Fläche 400a des Trägers 400 kontaktiert, durch die seitliche Ausdehnung der Schichtstruktur 412 definiert werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Fläche 404b der zweidimensionalen Schicht 404 freigelegt werden, nachdem die Tragschicht 402 entfernt wurde. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann sich die Hilfsschichtstruktur 408 nicht durch die zweidimensionale Schicht 404 erstrecken. Die erste Fläche 400a des Trägers 400 kann der zweiten Fläche 404b der zweidimensionalen Schicht 404 zugewandt sein, derart, dass eine Face-to-Face-Übertragung der zweidimensionalen Schicht 404 auf die erste Fläche 400a des Trägers 400 durch Entfernen (siehe 9A bis 9C) und/oder Verformen (siehe 6I) der Hilfsschichtstruktur 408 durchgeführt werden kann.
  • 6A bis 6I zeigen jeweils einen Träger 400 in verschiedenen Stufen während der Verarbeitung, z. B. während das Verfahren 100 oder 300 durchgeführt wird, gemäß verschiedenen Ausführungsformen, wie hier beschrieben.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in einer ersten Verarbeitungsstufe 600a, wie in 6A veranschaulicht, der Träger 400 durch die Tragschicht 402 bedeckt sein und eine zweidimensionale Schicht 404 kann über der Tragschicht 402 gebildet werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 400 einen Siliziumabschnitt 600s, z. B. elektrisch leitfähiges Grundsilizium, und einen dielektrischen Abschnitt 600d, der z. B. aus Siliziumoxid oder irgendeinem anderen dielektrischen Material besteht, aufweisen oder, mit anderen Worten, der Träger 400 kann eine Flächenschicht 600d aufweisen, die aus dielektrischem Material besteht, wie bereits beschrieben. Die Tragschicht 402 kann eine Kupferschicht sein und die zweidimensionale Schicht 404 kann eine Graphen-Monoschicht oder -Doppelschicht sein, die durch Gasphasenabscheidung (z. B. CVD oder PVD) auf der Kupferschicht abgeschieden wird.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in einer zweiten Verarbeitungsstufe 600b, wie in 6B veranschaulicht, eine erste Hilfsschicht 608a (z. B. eine erste Polymerschicht 608a, Resist-Schicht 608a oder eine Schicht, die aus irgendeinem anderen zweckmäßigen Material besteht) über der zweidimensionalen Schicht 404 gebildet werden. In dem Fall, in dem die erste Hilfsschicht 608a ein Photo-Resist aufweist, kann die erste Hilfsschicht 608a durch partielles Belichten der ersten Hilfsschicht 608a mit Licht 650 strukturiert werden. Anschließend können die Abschnitte der ersten Hilfsschicht 608a, die mit Licht belichtet wurden, entfernt werden, wie in 6C veranschaulicht. Veranschaulichend kann die erste Hilfsschicht 608a eine weiche Maske sein, die durch lithografische Verfahren strukturiert wurde, wie diejenigen, die typischerweise in der Halbleiterindustrie verwendet werden. Mit anderen Worten, die zweidimensionale Schicht 404 kann in einer dritten Verarbeitungsstufe 600c durch partielles Entfernen der ersten Hilfsschicht 608a teilweise freigelegt werden. Veranschaulichend kann eine strukturierte erste Hilfsschicht 608b über der zweidimensionalen Schicht 404 bereitgestellt werden, wie in 6C veranschaulicht. Es können verschiedene andere Verfahren zum Bereitstellen einer strukturierten ersten Hilfsschicht 608b über der zweidimensionalen Schicht 404 vorhanden sein, z. B. das Bereitstellen einer strukturierten harten Maskenschicht 608b.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die eine oder mehreren Öffnungen 606a, die durch die strukturierte erste Hilfsschicht 608b bereitgestellt werden, die Position für die mindestens eine Öffnung 406 definieren, die in die Schichtstruktur 412 gebildet wird, wie in 6D und 6E veranschaulicht.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweidimensionale Schicht 404 teilweise durch die eine oder mehreren Öffnungen 606a freigelegt werden, die durch die strukturierte erste Hilfsschicht 608b bereitgestellt wird, derart, dass die freiliegenden Abschnitte der zweidimensionalen Schicht 404 in einer vierten Verarbeitungsstufe 600d entfernt werden können, wie in 6D veranschaulicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in dem Fall, in dem die zweidimensionale Schicht 404 eine Graphenschicht ist, ein Sauerstoffplasmaätzen 660 verwendet werden, um die zweidimensionale Schicht 404 teilweise zu entfernen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Ätzverfahren 660 ausgestaltet sein, um den einen oder die mehreren freiliegenden Abschnitte der zweidimensionalen Schicht 404 selektiv zu entfernen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht 402 teilweise durch die eine oder mehreren Öffnungen 606b freigelegt werden, die in der ersten Hilfsschicht 608a und in der zweidimensionalen Schicht 404 bereitgestellt werden, derart, dass die freiliegenden Abschnitte der Tragschicht 402 in einer fünften Verarbeitungsstufe 600e entfernt werden können, wie in 6E veranschaulicht. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in dem Fall, in dem die Tragschicht 402 eine Kupferschicht ist, ein Trocken- oder Nassätzen verwendet werden, um die Tragschicht 402 teilweise zu entfernen, z. B. unter Verwendung einer Säure als Ätzmittel, z. B. mindestens einer von HCl, HNO3, FeCl3, oder irgendeines anderen zweckmäßigen Ätzmittels. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Trocken- oder Nassätzverfahren ausgestaltet sein, um den einen oder die mehreren freiliegenden Abschnitte der Tragschicht 402 zu entfernen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann, wie in 6D und 6E veranschaulicht, die Schichtstruktur 412 strukturiert sein oder, mit anderen Worten, es können eine oder mehrere Öffnungen 406 in der Schichtstruktur 412 bereitgestellt werden, wie hier beschrieben. Dadurch kann der Träger 400, z. B. der dielektrische Abschnitt 600d des Trägers 400, teilweise freiliegen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in einer sechsten Verarbeitungsstufe 600f, wie in 6F veranschaulicht, eine zweite Hilfsschicht 608c über der strukturierten ersten Hilfsschicht 608b gebildet werden, wobei die zweite Hilfsschicht 608c auch eine oder mehrere Öffnungen 406 füllen kann, die in der Schichtstruktur 412 bereitgestellt sind. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die strukturierte erste Hilfsschicht 608b und die zweite Hilfsschicht 608c zusammen die Hilfsschichtstruktur 408 bilden, wie hier beschrieben. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die zweite Hilfsschicht 608c ein Polymer, ein Resist oder irgendein anderes zweckmäßiges Material aufweisen oder daraus bestehen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die erste Hilfsschicht 608a und die zweite Hilfsschicht 608c aus genau dem gleichen Material oder alternativ aus unterschiedlichen Materialien bestehen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur 408 aus irgendeinem zweckmäßigen Material, z. B. einem Metall, einem Polymer, einem Resist usw., gebildet werden, wobei das Material der Hilfsschichtstruktur 408 derart ausgewählt werden kann, dass die Tragschicht 402 selektiv entfernt werden kann, das bedeutet, ohne, dass im Wesentlichen die Hilfsschichtstruktur 408 entfernt wird. Ferner kann das Material der Hilfsschichtstruktur 408 derart ausgewählt werden, dass die Hilfsschichtstruktur 408 selektiv entfernt werden kann, das heißt ohne im Wesentlichen die zweidimensionale Schicht 404 und das Material des Trägers 400 zu entfernen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in einer siebten Verarbeitungsstufe 600g, wie in 6G veranschaulicht, die Tragschicht 402, z. B. durch ein Nassätzmittel 670, entfernt werden. Die zweidimensionale Schicht 404 kann durch die Hilfsschichtstruktur 408 getragen werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur 408 eine Brückenstruktur bilden, die sich über den Träger 400 erstreckt, wobei die zweidimensionale Schicht 404 von dem Träger 400 in einer vordefinierten Position beabstandet gehalten wird, wie in 6H veranschaulicht.
  • Die zweidimensionale Schicht 404 kann sich in direktem Kontakt mit der Hilfsschichtstruktur 408, z. B. mit der strukturierten ersten Hilfsstruktur 608b, befinden. Wie in 6H veranschaulicht, kann die zweidimensionale Schicht 404 durch Entfernen der Tragschicht 402 freigelegt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der Tragschicht 402 nicht in der Verarbeitung beschränkt sein, wie hier beschrieben. Die Tragschicht 402 kann eine Kupferschicht aufweisen, die eine Dicke aufweist, die größer als etwa 0,5 µm oder 1 µm ist, z. B. eine Dicke im Bereich von etwa 0,5 µm bis etwa 10 µm, von etwa 1 µm bis etwa 10 µm oder von etwa 2 µm bis etwa 10 µm. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Dicke der Tragschicht 402 den Abstand 690 zwischen der zweidimensionalen Schicht 404 und der Fläche des Trägers 400 (z. B. im Bereich von etwa 0,5 µm bis etwa 10 µm, von etwa 1 µm bis etwa 10 µm oder von etwa 2 µm bis etwa 10 µm) definieren, nachdem die Tragschicht 402 entfernt wurde.
  • Der Abstand 680 zwischen zwei benachbarten Säulen (z. B. den Abschnitten der Hilfsschichtstruktur 408, die mit dem Träger 400 in Kontakt sind, siehe 6H) der Hilfsschichtstruktur 408 kann größer als etwa 100 µm, z. B. im Bereich von etwa 100 µm bis etwa 10 mm, oder größer als etwa 10 mm sein. Die Materialien und Schichtdicken, die zum Bereitstellen der Hilfsschichtstruktur 408 verwendet werden, können den zweckmäßigen Abstand zwischen benachbarten Säulen der Hilfsschichtstruktur 408 definieren. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur 408 eine Dicke im Bereich von etwa 1 µm bis etwa 10 µm aufweisen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann in einer weiteren Verarbeitungsstufe 600i, wie in 6I veranschaulicht, die Hilfsschichtstruktur 408 verformt werden, derart, dass die zweidimensionale Schicht 404 in direkten physischen Kontakt mit der Fläche des Trägers 400 gebracht wird. Die Hilfsschichtstruktur 408 kann indes auch vollständig oder teilweise entfernt werden, um die zweidimensionale Schicht 404 in direkten physischen Kontakt mit der Fläche des Trägers 400 zu bringen.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht 402 (z. B. auch der Träger 400) ausgewählt werden, um bis zu einer kritischen Temperatur im Bereich von etwa 400 °C bis etwa 1000 °C temperaturbeständig zu sein. Aus diesem Grund kann die zweidimensionale Schicht 404, z. B. die Graphenschicht, z. B. durch direktes Abscheiden oder durch plasmaunterstütztes Abscheiden unter der kritischen Temperatur der Tragschicht 402 gebildet werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur 408 vorübergehend verwendet werden, um die zweidimensionale Schicht 404 zu halten. Mit anderen Worten, die Hilfsschichtstruktur 408 kann vollständig entfernt werden, nachdem die zweidimensionale Schicht 404 von der Tragschicht 402 (z. B. von der ersten Fläche 402a der Tragschicht 402, siehe 4A und 4B) auf den Träger 400 (z. B. auf die erste Fläche 400a des Trägers, siehe 10) übertragen wurde.
  • Wie in 6H veranschaulicht, kann die zweidimensionale Schicht 404 durch Entfernen der Tragschicht 402 freigelegt werden und aus diesem Grund können ein oder mehrere Reinigungsverfahren durchgeführt werden, um Metallverunreinigungen zu entfernen. Aus diesem Grund können vordefinierte Konzentrationsspezifikationen für Metallverunreinigungen für die zweidimensionale Schicht 404 erfüllt werden.
  • Wie in 6I veranschaulicht, kann nach dem Entfernen des Nassätzmittels 670 (oder in dem Fall, in dem mindestens ein Nassätzverfahren nach dem Entfernen der Nassätzflüssigkeit durchgeführt wurde) die zweidimensionale Schicht 404 mit dem dielektrischen Abschnitt 400d des Trägers 400 in Kontakt gebracht werden. Der Kontakt kann zuerst in der Mitte (in Bezug zur seitlichen Richtung) des Trägers 400 hergestellt werden. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann eine leichte Biegung in der Hilfsschichtstruktur 408 ausreichen, um die zweidimensionale Schicht 404 mit dem Träger 400 in Kontakt zu bringen. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann das Bondverfahren für das Haften der zweidimensionalen Schicht 404 am Träger in der Mitte (in Bezug zur seitlichen Richtung) des Trägers 400 ausgelöst werden. Ein solches Bondverfahren kann in einem Standard-Wafer-Bondwerkzeug durchgeführt werden, das zum Silizium-Waferbonden verwendet wird.
  • Wie in 7 veranschaulicht, können die Säulen 708 der Hilfsschichtstruktur 408 am äußeren Randgebiet des Trägers 400 bereitgestellt werden, wobei der Träger 400 zum Beispiel ein Wafer sein kann. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen können die Säulen 708 der Hilfsschichtstruktur 408 in Schnittgebieten des Wafers 400 bereitgestellt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur 408 (z. B. die Polymerbrücke 408) auch ohne das in 6A bis 6E beschriebene Strukturierungsverfahren gebildet werden. Aus diesem Grund kann Kupfer zum Bilden der Tragschicht 402 verwendet werden, wobei die Dicke der Kupferschicht 402 derart ausgewählt werden kann, z. B. kleiner als etwa 1 µm, z. B. im Bereich von etwa 0,1 µm bis etwa 1 µm, dass Löcher in der Kupferschicht 402 bereitgestellt werden können. Die Graphenschicht 404 kann sich zum Beispiel nur auf der Fläche der Kupferschicht 402 (siehe 8) und nicht über den Löchern in der Kupferschicht 402 befinden. Dies kann indes im Vergleich zu der Verarbeitung, die eine dickere Tragschicht 402 verwendet, wie vorhergehend beschrieben, zu einer höheren Defektdichte in der Graphenschicht 404 führen.
  • 8 veranschaulicht eine Draufsicht einer Kupferschicht 402, die eine Dicke von kleiner als etwa 1 µm aufweist, z. B. im Bereich von etwa 0,1 µm bis etwa 0,5 µm, derart, dass Löcher aufgrund der Thermokompression während des Abkühlens nach dem Abscheiden der Kupferschicht 402 über dem Träger 400 in der Kupferschicht 402 bereitgestellt werden können.
  • Wie in 9A, 9B und 9C veranschaulicht, kann das Entfernen der Hilfsschichtstruktur 408 und aus diesem Grund das Übertragen der zweidimensionalen Schicht 404 auf den Träger 400 unter Verwendung verschiedener Verfahren durchgeführt werden.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur 408 zum Beispiel ein Polymer oder irgendein anderes Material aufweisen, das bei moderaten Temperaturen, z. B. unter 400 °C verdampft werden kann, derart, dass die Hilfsschichtstruktur 408 durch Erhitzen 900a des Trägers 400 und/oder der Hilfsschichtstruktur 408 entfernt werden kann. Veranschaulichend kann die Hilfsschichtstruktur 408 thermisch verdampft werden, derart, dass die zweidimensionale Schicht 404 mit dem Träger 400 in Kontakt gebracht wird (siehe 9A und 10). Die Hilfsschichtstruktur 408 kann aus PMMA bestehen, das bei etwa 300 °C ohne Rückstände abgebaut werden kann.
  • Alternativ kann die Hilfsschichtstruktur 408 zum Beispiel ein Polymer oder irgendein anderes Material aufweisen, das in einem entsprechenden Lösungsmittel, z. B. in einem Lösungsmittel auf Acetonbasis, gelöst werden kann, derart, dass die Hilfsschichtstruktur 408 unter Verwendung des Lösungsmittels in Gasform 900b (siehe 9B und 10) oder in flüssiger Form 900c verwendet werden kann (siehe 9C und 10).
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Hilfsschichtstruktur 408 zum Beispiel ein Metall, ein Metalloid oder irgendein anderes Material aufweisen, das selektiv weg geätzt werden kann, das bedeutet, ohne wesentliches Entfernen der zweidimensionalen Schicht 404 und des Trägers 400, derart, dass die Hilfsschichtstruktur 408 durch ein Ätzverfahren, z. B. Trockenätzen oder Nassätzen, entfernt werden kann.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann durch Entfernen der Hilfsschichtstruktur 408 die zweidimensionale Schicht 404 auf der Fläche 400a des Trägers 400 abgelegt werden, wie in 10 veranschaulicht. Zur besseren Veranschaulichung ist die zweidimensionale Schicht 404 in den Figuren von der Tragschicht 402, der Hilfsschichtstruktur 408 und/oder dem Träger 400 beabstandet veranschaulicht; die zweidimensionale Schicht 404 befindet sich indes in direktem Kontakt mit der Tragschicht 402, der Hilfsschichtstruktur 408 beziehungsweise und/oder dem Träger 400.
  • Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann die Tragschicht 402, die Kupfer aufweist, durch ein CVD-Ofenverfahren gebildet werden, wobei auch der Träger 400 während des CVD-Ofenverfahrens getempert wird. Aus diesem Grund kann im Träger 400 eine Kupferverunreinigung gefunden werden. Ferner können, wenn die Kupferschicht zu dünn gebildet wird, während eines Temperverfahrens Löcher in der Kupferschicht gebildet werden (siehe 8). Eine Kupferverunreinigung im Träger 400 kann durch Spurenanalyse ermittelt werden. Auf Waferebene können in der zweidimensionalen Schicht 404 Öffnungen gefunden werden, da die Hilfsschichtstruktur 408 sich während der Übertragung durch die zweidimensionale Schicht 404 erstrecken kann.
  • Wie in 11 veranschaulicht, kann der Träger 400 mindestens eine eingebettete Elektrode 1100 aufweisen, die an der ersten Fläche 400a des Trägers 400 freiliegt, wobei die erste Fläche 400a der zweidimensionalen Schicht 404 zugewandt ist. Gemäß verschiedenen Ausführungsformen kann der Träger 400 mindestens eine Metallisierungsstruktur 1100 oder Metallisierungsschicht 1100 aufweisen, die in einem Flächengebiet des Trägers 400 angeordnet ist, wobei das Flächengebiet der zweidimensionalen Schicht 404 zugewandt ist.

Claims (19)

  1. Verfahren (100) zum Verarbeiten eines Trägers (400), wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bilden einer Schichtstruktur (412) über dem Träger (400), wobei die Schichtstruktur (412) eine Tragschicht (402) und eine zweidimensionale Schicht (404) über der Tragschicht (402) aufweist; wobei die Schichtstruktur (412) mindestens eine Öffnung (406) aufweist, die einen Abschnitt des Trägers (400) freilegt (110); Bilden einer Hilfsschichtstruktur (408), wobei die Hilfsschichtstruktur (408) die Schichtstruktur (412) mindestens teilweise bedeckt und die mindestens eine Öffnung (406) mindestens teilweise füllt (120) und wobei das Bilden (120) der Hilfsschichtstruktur (408) das Kontaktieren des freiliegenden Abschnitts des Trägers (400) durch einen Abschnitt der Hilfsschichtstruktur (408) aufweist; und Entfernen (130) der Tragschicht (402) der Schichtstruktur (412).
  2. Das Verfahren (100) nach Anspruch 1; wobei die zweidimensionale Schicht (404) mindestens eine dünne Graphenschicht aufweist.
  3. Das Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2; wobei die Tragschicht (402) mindestens eine von einer elektrisch leitfähigen Tragschicht (402) oder einer elektrisch halbleitenden Tragschicht (402) ist.
  4. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3; wobei die Tragschicht (402) eine Dicke aufweist, die größer als 0,5 µm ist.
  5. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4; wobei der Träger (400) dielektrisches Material aufweist.
  6. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; wobei der Träger (400) mindestens eine eingebettete Elektrode aufweist, die an einer Fläche des Trägers (400) freiliegt, die der zweidimensionalen Schicht (404) zugewandt ist.
  7. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das ferner Folgendes aufweist: mindestens eines von Verformen oder mindestens partiellem Entfernen der Hilfsschichtstruktur (408) nach dem Entfernen (130) der Tragschicht (402).
  8. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7; wobei die Hilfsschichtstruktur (408) ein Polymer aufweist.
  9. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8; wobei das Bilden (110) der Schichtstruktur (412) über dem Träger (400) Folgendes aufweist: Bilden der Tragschicht (402) über dem Träger (400); Bilden der zweidimensionalen Schicht (404) über der Tragschicht (402); und partielles Entfernen der zweidimensionalen Schicht (404) und der Tragschicht (402) um die mindestens eine Öffnung (406) bereitzustellen, die den Abschnitt des Trägers (400) freilegt.
  10. Das Verfahren (100) nach Anspruch 9; wobei das Bilden (110) der Hilfsschichtstruktur (408) Folgendes aufweist: Bilden einer ersten Hilfsschicht (608a); Strukturieren der ersten Hilfsschicht (608a) zum Bereitstellen einer Maskenschicht zum partiellen Entfernen der zweidimensionalen Schicht (404) und der Tragschicht (402).
  11. Das Verfahren (100) nach Anspruch 9 oder 10 wobei das Bilden (110) der Schichtstruktur (412) über dem Träger (400) Folgendes aufweist: Bilden der Tragschicht (402) teilweise über dem Träger (400) derart, dass die mindestens eine Öffnung (406) in der Tragschicht (402) bereitgestellt wird, die den Abschnitt des Trägers (400) freilegt; und Bilden der zweidimensionalen Schicht (404) über der Tragschicht (402).
  12. Das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 9 bis 11 wobei das Bilden (110) der Hilfsschichtstruktur (408) Folgendes aufweist: Bilden einer einzelnen Hilfsschicht (608a), die die zweidimensionale Schicht (404) bedeckt und die mindestens eine Öffnung (406) füllt.
  13. Verfahren (200) zum Übertragen einer zweidimensionalen Schicht, die auf einer Fläche einer ersten Schicht angeordnet ist, auf eine Fläche einer zweiten Schicht, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bilden einer Übertragungsschichtstruktur, die die zweidimensionale Schicht mindestens teilweise bedeckt und die die mindestens eine Seitenwand der ersten Schicht mindestens teilweise bedeckt (210); physisches Inkontaktbringen der Fläche der zweiten Schicht mit der Übertragungsschichtstruktur, wobei die erste Schicht zwischen der zweiten Schicht und der zweidimensionalen Schicht angeordnet wird (220); und, anschließend Entfernen der ersten Schicht (230); und, anschließend mindestens eines von Verformen oder Entfernen der Übertragungsschichtstruktur, um die zweidimensionale Schicht mit der Fläche der zweiten Schicht in physischen Kontakt zu bringen (240).
  14. Das Verfahren nach Anspruch 13; wobei die zweidimensionale Schicht mindestens eine dünne Graphenschicht aufweist.
  15. Das Verfahren nach Anspruch 13 oder 14; wobei die erste Schicht mindestens eine von einer elektrisch leitfähigen Schicht oder einer elektrisch halbleitenden Schicht ist.
  16. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15; wobei die zweite Schicht mindestens eines von einer dielektrischen Schicht, die auf einem Wafer angeordnet ist, oder einem dielektrischen Wafer ist.
  17. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 16; wobei die Übertragungsschichtstruktur ein Übertragungsmaterial aufweist, das das selektive Entfernen der ersten Schicht ermöglicht.
  18. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17, wobei die mindestens eine Seitenwand der ersten Schicht mindestens eine von einer inneren Seitenwand von mindestens einer Öffnung, die in der ersten Schicht angeordnet ist, oder mindestens einer äußeren Seitenwand der ersten Schicht ist.
  19. Verfahren (300) zum Übertragen einer Graphenschicht, die auf einer Fläche einer katalytischen Schicht angeordnet ist, auf eine Fläche einer dielektrischen Schicht, die sich in physischem Kontakt mit der katalytischen Schicht befindet, wobei das Verfahren Folgendes aufweist: Bilden mindestens einer Öffnung, die sich durch die Graphenschicht und durch die katalytische Schicht zur Fläche der dielektrischen Schicht erstreckt (310); Bilden einer Übertragungsschichtstruktur, die die Graphenschicht bedeckt und die mindestens eine Öffnung füllt, wobei die Übertragungsschichtstruktur sich in physischem Kontakt mit der dielektrischen Schicht befindet (320); und, anschließend Entfernen der katalytischen Schicht (330); und, anschließend mindestens eines von Verformen oder Entfernen der Übertragungsschichtstruktur, um die Graphenschicht mit der Fläche der dielektrischen Schicht in physischen Kontakt zu bringen (340).
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107093559B (zh) * 2017-03-08 2019-12-24 镇江市电子管厂 一种基于Ni催化制备石墨烯电极MoS2场效应晶体管的方法
CN106816409A (zh) * 2017-03-09 2017-06-09 武汉华星光电技术有限公司 Tft基板中电极层的制作方法及柔性tft基板的制作方法
KR102149831B1 (ko) * 2018-11-12 2020-09-01 한국과학기술연구원 그래핀 패턴의 합성 방법 및 이를 이용한 전광 모듈레이터의 제조 방법

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8044472B2 (en) * 2003-03-25 2011-10-25 Kulite Semiconductor Products, Inc. Nanotube and graphene semiconductor structures with varying electrical properties
US7223635B1 (en) * 2003-07-25 2007-05-29 Hrl Laboratories, Llc Oriented self-location of microstructures with alignment structures
US20050095814A1 (en) * 2003-11-05 2005-05-05 Xu Zhu Ultrathin form factor MEMS microphones and microspeakers
US8696917B2 (en) * 2009-02-09 2014-04-15 Edwards Lifesciences Corporation Analyte sensor and fabrication methods
US8450779B2 (en) * 2010-03-08 2013-05-28 International Business Machines Corporation Graphene based three-dimensional integrated circuit device
US10040683B2 (en) * 2010-11-17 2018-08-07 Sungkyunkwan University Foundation For Corporate Collaboration Multi-layered graphene sheet and method of fabricating the same
CN102222607A (zh) * 2011-05-19 2011-10-19 中国科学院微电子研究所 一种针对cvd法制备的石墨烯薄膜的转移方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GAO, L. [et al.]: Face-to-face transfer of wafer-scale graphene films. In: Nature, Vol. 505, 2014, S. 190 - 194.
KIM, K. S. [et al.]: Large-Scale pattern growth of graphene films for stretchable transparent electrodes. In: Nature, Vol. 457, 2009, S. 706 - 710.

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