晶片尺度外延石墨烯轉移的製作方法

2023-11-03 19:44:32 2

晶片尺度外延石墨烯轉移的製作方法
【專利摘要】本發明涉及晶片尺度外延石墨烯轉移。一種用於二維材料的轉移的方法包括：在襯底上形成二維材料的擴展層，擴展層具有單層。在擴展層上形成應力源層，以及應力源層被配置為向擴展層的最近單層施加應力。通過機械分裂擴展層剝落最近單層，其中最近單層保留在應力源層上。
【專利說明】晶片尺度外延石墨烯轉移

【技術領域】
[0001] 本發明涉及半導體器件及製造，更具體地，涉及使用應力源層分離石墨烯層中的 單層（monolayer)的方法和器件。

【背景技術】
[0002] 微電子器件越來越廣泛的應用石墨烯器件，因為它們具有導電、機械以及其它特 性。相對於傳統工藝，石墨的處理相對於傳統處理技術通常不是常規的並且通常難以控制 以及難以與半導體處理集成。可以使用多種技術獲得石墨烯。一種流行的技術包括石墨烯 的微機械減層（alleviation)。其包括使用粘性帶將石墨晶體重複分裂成越來越薄的片。 具有附著的光學透明薄片（flake)的帶在丙酮中溶解，並且在矽晶片上沉澱包括單層的薄 片。這已經通過幹沉積改善，避免了石墨烯漂浮在液體中的階段。此方法通常被稱為"透明 膠帶（scotch tape)"或者拖拉法。此技術不能製造均勻石墨烯膜。
[0003] 獲得石墨烯的另一種方法是在低壓力（?10-6託）下加熱碳化矽（SiC)到高溫 (>1100°C)以將其還原為石墨烯。此工藝製造的外延石墨烯具有依賴於SiC襯底（晶片)尺 寸的尺寸。用於石墨烯形成的SiC的面、矽-或者碳-封端極大影響石墨烯的厚度、遷移率 和載流子密度。石墨烯層的剝落和轉移通常很困難。
[0004] 另一種方法使用金屬襯底的原子結構以提供石墨烯生長的種子(外延生長)。在一 種技術中，使用銅箔並且在很低的氣壓下，在單個石墨烯層形成之後石墨烯的生長自動停 止。還可以通過化學氣相沉積（CVD)生長製造任意大的石墨烯膜。在銅上還可以形成多層 石墨烯。然而，石墨烯層很難剝落和轉移。在金屬襯底上的CVD生長的另一個優點是生長 的石墨烯層是多晶。


【發明內容】

[0005] -種用於二維材料的轉移的方法包括：在襯底上形成二維材料的擴展層，擴展層 具有單層（monolayer)。在擴展層上形成應力源層，以及應力源層被配置為向擴展層的最近 單層施加應力。通過機械分裂擴展層剝落最近單層，其中最近單層保留在應力源層上。
[0006] -種用於轉移石墨烯的方法包括在碳化矽（SiC)襯底上形成石墨烯的擴展層，擴 展層具有至少一個單層；在擴展層上沉積應力源層，應力源層被配置為向擴展層的至少最 近單層施加應力；接合處理襯底到應力源層；通過從擴展層剝落至少最近單層而分裂擴展 層，其中至少最近單層保留在應力源層上；以及使用處理襯底轉移應力源層上的至少最近 單層。
[0007] 另一用於轉移石墨烯的方法包括：通過加熱襯底到大於1000°C的溫度，在碳化矽 襯底上形成包括石墨烯的單層的擴展層，其中與襯底接觸的SiC緩衝層包括與下面材料的 共價接合；在擴展層上沉積應力源層，應力源層被配置為向擴展層的至少最近單層施加應 力；接合處理襯底到應力源層；通過從擴展層剝落至少最近單層分裂擴展層，其中通過使 用應力源層的誘導應力克服將至少最近單層保持到鄰近材料的範德瓦爾斯力，至少最近單 層保留在應力源層上；使用處理襯底轉移在應力源層上的至少最近單層；以及蝕刻掉應力 源層以將至少最近單層釋放到用於器件形成的第二襯底上。
[0008] 從聯繫附圖閱讀的隨後對示出的實施例的詳細描述，將明白這些和其它特徵以及 優點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 在參考隨後的附圖的優選實施例的描述詳細提供了本發明：
[0010] 圖1示出了根據本發明的具有在其上形成的擴展層的襯底的截面圖；
[0011] 圖2A示出了根據本發明的在擴展層上形成應力源層的截面圖；
[0012] 圖2B示出了根據本發明的在SiC襯底上的石墨烯擴展層上形成應力源層的截面 圖；
[0013] 圖3A示出了根據本發明的用於處理擴展層的一個或多個單層的分裂而粘接到應 力源層的處理襯底的截面圖；
[0014] 圖3B示出了根據本發明的用於處理一個或多個石墨烯單層從緩衝層的分裂而粘 接到應力源層的處理襯底的截面圖；
[0015] 圖4示出了根據本發明的其中單層將被轉移的第二襯底上的處理襯底；
[0016] 圖5示出了根據本發明的具有在其上形成的單層的第二襯底的截面圖；
[0017] 圖6是根據本發明的示出了已被轉移的高質量單層的拉曼譜強度(任意單位)對拉 曼移動（cnT 1)的圖；以及
[0018] 圖7是根據示例實施例的用於轉移單層的方法的框/流程圖。

【具體實施方式】
[0019] 根據本發明，提供了用於轉移大截面的二維（2D)材料的方法。在一個實施例中， 在襯底上提供2D材料，其具有一個或多個單層的厚度。在一個實施例中，2D材料包括石墨 烯並且襯底可以包括SiC。在2D材料上形成應力源層並且將處理襯底接合到應力源層上。 應力源層在至少最近單層中引起應力。因為2D材料依靠弱範德瓦爾斯力將單層保持在一 起，所以2D材料可以是化學接合到襯底。應力源層抓牢至少最近單層，並且提升處理襯底 導致高質量機械剝落以及至少最近單層的剝離。可以很少或者無傷害地剝離頂單層。現在 應力源層可以用於進一步的處理或者2D材料的剝落單層可以轉移到另一個襯底。2D材料 可以在晶片尺度上轉移，這在其它技術中很難或者不可能。當能夠在晶片尺度上轉移時，更 小的部分或者圖形也可以轉移。
[0020] 應該明白，本發明將以具有襯底或者撓性襯底的給定的說明性體系結構來描述； 然而，其它體系結構、結構、襯底、材料以及工藝特徵和步驟可以在本發明的範圍內變化。
[0021] 還應該明白，當如層、區域或者襯底的元件被指出在另一個元件"上"或者"上面" 時，其可以直接在其它元件上或者還可以存在間隔元件。相反，當元件被指出"直接在另一 元件上"或者"直接在另一元件上面"時，不存在間隔元件。還應該明白，當元件被指出被 "連接"或者"耦合"到另一個元件時，其可以直接連接或者耦合到其它元件或者可以存在間 隔元件。相反，當元件被指出被"直接連接"或者"直接耦合"到另一元件時，則不存在間隔 元件
[0022] 根據本發明的實施例可以包括用於集成電路晶片的設計，晶片設計以圖形計算機 程序語言創造並且存儲在計算機存儲介質中（例如，硬碟、磁帶、物理硬碟驅動器或者如存 取網絡中的虛擬硬碟驅動器)。如果設計者不製造晶片或者用於製造晶片的光刻掩模，設 計者通過物理工具(例如，通過提供儲介質存儲的設計的拷貝）或者電學(例如通過網際網路） 直接或者間接地傳輸最終的設計到這樣的實體。然後，存儲設計轉換為用於光刻掩模製造 的合適的形式(例如，GDSII)，其典型地包括將在晶片上形成的所討論的晶片設計的多個拷 貝。利用光刻掩模限定將被蝕刻或者處理的晶片區域(和/或其上的層）。
[0023] 如這裡描述的方法可以用在集成電路晶片的製造中。產生的集成電路晶片可以通 過未加工形式（即，作為具有在其上形成的多個結構的單個撓性襯底)、作為裸管芯或者以 封裝形式由製造者分布。在後一種情況中，晶片以單個晶片封裝(例如，具有附著在主板或 者更高級載體上的引線的塑料載體）或以多晶片封裝(例如具有任一或者兩個表面互連或 者掩埋互連的陶瓷載體)而安裝。在任意情況中，隨後將晶片與其它晶片、分離電路元件、和 /或其它信號處理器件集成作為（a)如主板的中間產品或者（b)最終產品的一部分。最終 產品可以是任意包括集成電路晶片的產品，範圍從玩具和其它低端應用到具有顯示器、鍵 盤或者其它輸入裝置以及中央處理器的先進計算機產品。
[0024] 在本發明的說明書中的參考"一個實施例"或者"實施例"，以及它的其它變化表示 聯繫實施例描述的特定特徵、結構、特性等等被包括在本發明的至少一個實施例中。因此， 短語"在一個實施例中"或者"在實施例中"的出現以及在整個說明書的不同地方出現的任 意其它變化不必都指相同的實施例。
[0025] 應該明白，下列"和/或"以及"中的至少一個"中的任意詞的使用，例如，在 "A/B"，"A和/或B"和"A和B中的至少一個"旨在包括僅第一列表選項（A)的選擇或者僅 第二列表選項（B)的選擇或者兩個選項（A和B)的選擇。作為進一步的實例，在"A、B和/ 或C"以及"A、B和C的至少一個"的情況中，這樣的短語旨在包括僅第一列表選項（A)的選 擇或者僅第二列表選項（B)的選擇或者僅第三列表選項（C)的選擇或者僅第一和第二列表 選項（A和B)的選擇，或者僅第一和第三列表選項（A和C)的選擇或者僅第二和第三列表選 項（B和C)的選擇或者所有三個選項（A和B和C)的選擇。這可以延伸到與列出的項一樣 多，如本領域的或者相關技術的技術人員容易理解的。
[0026] 現在參考附圖，其中相似的標號表示相同或者類似元件並且。從圖1開始，示意性 示出了結構10用於進行根據示範性實施例形成電子器件的剝離工藝。結構10包括單晶襯 底12。在一個實施例中，單晶襯底12包括Si、Ge、SiC或其合金。二-維材料形成伸展或 者分離層14,其在襯底12上形成。
[0027] 二-維（2D)材料層14包括在二維中的強鍵和在第三維中的弱鍵。2D材料可以包 括垂直於層的弱範德瓦爾斯力（弱垂直接合）以便材料容易地沿原子層或者基層（strata) 分離(例如，在2D方向中的強度)。這樣的2D材料可以用作中間層以促進隨後生長的半導 體膜的層轉移。
[0028] 雖然可以使用任意襯底作為基礎襯底12,但是基礎襯底12應該能夠為單晶沉積 或者形成(例如，單晶石墨烯沉積）提供種子（seed)位置。2D材料層14可以沉積(外延生 長）在襯底12上。擴展層14可以包括石墨烯或者其它2D材料，例如，如M 〇S2或者132、氮 化硼、雲母、二硫屬化物（dichalcogenides)以及複合氧化物（complex oxide)。
[0029] 參考圖2A，在擴展層14(例如，石墨烯)上生長應力源層16。層16可以包括金屬、 氧化物、半導體等。配置應力源層16以與擴展層14的2D材料的至少最近層或者單層接合 並且向擴展層14的2D材料的最近層施加應力。優選應力源層16和單層14之間接合強度 大於擴展層14和襯底12之間的範德瓦爾斯力。擴展層14可以包括與襯底12的共價接 合。應該明白，根據選擇的材料在襯底12和擴展層14之間可以形成其它接合(例如，離子 接合)。
[0030] 優選應力源層16不與下面的襯底12晶格失配，雖然可以晶格匹配。可以基於熱 導率、膨脹/收縮的差、增加密度或者厚度或者通過其它方法施加應力。晶格失配或者其它 應力誘導機制有利於向層14施加在剝落期間有幫助的應力。在特定的有用實施例中，通過 如化學氣相沉積（CVD)、物理氣相沉積（PVD)(例如，濺射、蒸鍍）等的沉積工藝施加應力源 層16。應力源層16可以包括SiGe、氧化鋁、Ni等。
[0031] 參考圖2B，在一個特定有用實施例中，擴展層14包括在SiC襯底12上的石墨烯 15和最可能的緩衝層13。石墨烯15被應用並且可以通過熱解SiC晶片（襯底12)的面形 成。從SiC表面除去Si導致在SiC表面形成石墨烯。在SiC襯底12中，在外延石墨烯層 15的下面，在SiC面（0001)上，始終存在富碳層或者緩衝層13,其為對石墨烯15的關於C 原子的2D安排的等同結構。緩衝層13不具有石墨烯15的sp2結構並且因此不是石墨烯。 緩衝層13又稱為SiC表面的6rt3x6rt3. R30重構。估計在緩衝層13中的約30-40%的碳 原子共價接合到下面的SiC襯底12中的Si原子。緩衝層13絕緣並且不具有任何石墨烯 特有的特性。根據本發明，可以剝除共價接合以能夠使能石墨烯15的單層(或者多個單層） 的剝落。
[0032] 在一個實施例中，可以使用外延碳單層沉積以在SiC襯底12的表面上形成石墨烯 15。仍在另一實施例中，可以通過其它方法在襯底12上沉積石墨烯或者其它2D材料。
[0033] 在另一實施例中，通過加熱SiC襯底到溫度大於1000°C引起Si蒸發逸出襯底而留 下單晶碳(石墨烯)的一個或多個單層，從而形成石墨烯15。使用包括表面製備步驟的多步 工藝，可以在位於真空室(例如，不鏽鋼真空室或石英管爐）中的感應加熱石墨接受器內的 半絕緣4H-或6H- (OOOl)SiC晶片表面上生長外延石墨烯。例如，這些步驟可以包括在He 中的20%二矽烷的流動下，在810°C退火10分鐘並且在1140°C退火7分鐘或者在H2氣下 約1600°C的溫度下退火。然後，在從3. 5毫託到900毫託的室壓力下，在1450 - 1620°C下， 在Ar氣流量下持續5分鐘到2小時的時長，來實施石墨化步驟。還考慮了其它工藝參數。
[0034] 石墨烯15具有原子級平整度並且當向襯底12施加時，期望厚度小。在一個實施 例中，石墨烯擴展層14的厚度優選一個或多個單層。在有用的實施例中，可以根據整潔分 離石墨烯以產生將要描述的分裂所需要的條件確定石墨烯單層的數量。將以在SiC緩衝層 13上的石墨烯單層結構描述本實施例；然而，其它2D材料可以用於在其它襯底材料上的擴 展層14。
[0035] 在石墨烯15上生長應力源層16。層16可以包括金屬、氧化物、半導體等。配置應 力源層16以與石墨烯15的最近層接合併且向其施加應力。優選應力源層16和石墨烯15 之間的接合強度大於石墨烯15和緩衝層13之間的範德瓦爾斯力。緩衝層13包括與襯底 12的共價接合。
[0036] 優選應力源層16不與下面的襯底12晶格匹配，雖然可以晶格匹配。可以基於熱 導率、膨脹/收縮的差、增加密度或者厚度或者通過其它方法施加應力。晶格失配或者其它 應力誘導機制有利於向石墨烯單層15施加在剝落期間有幫助的應力。在特定有用實施例 中，通過如化學氣相沉積（CVD)、物理氣相沉積（PVD)(例如，濺射、蒸鍍）等的沉積工藝施加 應力源層16。應力源層16可以包括SiGe、氧化鋁、Ni等。
[0037] 在本實例中，SiC上的石墨烯接合能可以確定為約0. 7J/m2。在石墨中的石墨烯的 典型接合能約為〇.3J/m2。因此，在SiC12上的石墨烯15更難被剝落。對於應力源層16,層 16應該提供接近0. 7J/m2的能量，並且層16應該以特定的厚度和應力沉積。厚度越大，為 了剝落要施加更大的應力/應變(能量)。應力應該開始於在與石墨烯15的界面的邊緣處 打開開裂。例如，350nm厚、lGpa拉伸金屬膜可以提供?0. 7J/m2,例如使用蒸鍍Ni。因此， 用於層16的Ni膜應該比約350nm更薄以便提供恰好低於0. 7J/m2的應變能。以該方式， 可以防止在沉積期間的剝落。為剝落而提供的能量隨著處理襯底或帶的添加而增加，如將 要描述的，為剝落提供小的額外能量。
[0038] 在一個實例中，在10託下濺射的Ni顯示600MPa的應力水平。一微米的濺射Ni可 以提供〇.7J/m 2的能量。如果使用附加的層、處理襯底或帶，那麼僅需要0.8微米。當在應 力源層16中的應力可以開裂在剝落工藝期間剝落的層時，應力應被控制。一旦剝落，層16 的拉伸膜收縮。在此工藝期間，剝落膜可以開裂，因為膜該膜粘貼到防止收縮的帶或處理襯 底。可允許的應力範圍在約500M Pa- 800MPa之間。較厚的膜更好地避免開破，因為它們 在機械上更強健。優選一微米或者更大的厚度。
[0039] 參考圖3A，處理襯底(或帶)20可以粘貼到層16。處理襯底20可以包括任意合適 的材料並且可以包括晶體襯底、陶瓷或者撓性材料。處理或撓性襯底20可以包括聚合物 材料，如，例如熱塑性塑料，例如聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET)、聚醯亞胺等等；增強環氧樹 月旨，例如，如預浸板等。撓性襯底20可以通過粘接或者粘合層18膠合或者粘接到應力源層 16。在其它實施例中，可以在撓性襯底20和層16之間採用附加的層。
[0040] 下一步，採用劈裂工藝以分裂或者展開擴展層14以分離單層或者多個單層。根據 能量和接合，可以分裂擴展層14以在應力源層16上提供擴展層14的一個或多個單層14a 以及在襯底12上的擴展層14的零個或更多單層14b。如果擴展層14共價接合到單晶襯底 12,在分裂工藝期間部分14b仍保留在襯底12上，雖然一些實施例沒有擴展層的部分保留 在襯底12上。單晶襯底12可以重複用於其它步驟或者用於為其它器件生長附加的層。
[0041] 劈裂工藝包括通過機械力的層分裂(例如，剝脫、智能切割等)。以該方式，可以從 具有單層14a附著其上的襯底12剝離層16。單層14a可以是晶片尺寸的，意味著可以在單 個工藝中在整個晶片上進行剝落。通過施壓應力，擴展層14被分裂，留下與層16接觸的材 料(石墨烯）的一個或多個單層14a。
[0042] 參考圖3B，處理襯底20可以粘貼到層16,如前所述。應用劈裂工藝以分裂或者展 開擴展層14以分離單層或者多個單層。因為緩衝層13接合到單晶襯底12,在分裂工藝期 間，此部分可以原位保留在襯底12上。然而，所有、一些或者沒有緩衝層13可以通過石墨 烯15除去。單晶襯底12可以重複用於其它步驟或者用於為其它器件生長附加的層。
[0043] 劈裂工藝包括通過機械力的層分裂(例如，剝脫、智能切割等)。以該方式，可以從 具有石墨烯單層15附著其上的襯底12剝離層16。單層15可以是晶片尺寸的，意味著可以 在單個工藝中在整個晶片上進行剝落。通過施壓應力，擴展層14被分裂，留下與層16接觸 的材料(石墨烯15)的一個或多個單層。
[0044] 參考圖4,器件疊層24可以用於製造器件或者可以用於轉移擴展層14的一個單層 或者多個單層（14a、15)(為了容易引用，下文稱為單層14)到另一個晶片或者襯底22。單 層14可以包括整個擴展層14、擴展層14a的一部分、石墨烯層15或者石墨烯層15以及沒 有、所有或者部分緩衝層13。在一個實施例中，單層14與襯底22接觸並且接合或者粘接 到襯底22。應該明白，襯底22表示為單層，但是可以包括多個層。然後通過除去粘合層18 除去處理襯底20,或者例如通過選擇性蝕刻或者其它工藝除去應力源層16。在一個實施例 中，撓性襯底20可以永久或者臨時安裝到附加的襯底22上或者與其一起。
[0045] 參考圖5,在襯底22上示出了單層14。單層14可以在整個晶片或者晶片上延伸。 可以繼續工藝或者使用根據本發明形成的單層14的特性。可以使用單層14以形成電晶體 器件、電容器、電線、光敏器件、生物傳感器、卷繞多溝道電晶體等。應該明白，可以蝕刻掉部 分單層14以製造納米結構(例如，帶、線、點等)。以該方式，可以局部使用納米結構以在其 它器件的隔離中形成器件。單層14沒有缺陷或者具有可以忽略的缺陷，如圖6所示。
[0046] 注意，如果應力源層16的應力太小，單層14 (例如石墨烯)將不會粘接到襯底22。 因此，需要足夠量的應力以幫助釋放單層14。同樣，因為石墨烯傾向於收縮，如果應力源層 16具有的應力水平太低，在除去處理襯底的帶之後，單層(石墨烯15)和/應力源層16會彎 曲。因此，在應力源層16中的應力應該保持到大於約500MPa的值。
[0047] 參考圖6,示出了由石墨烯形成的轉移單層14的拉曼譜數據。繪製了任意單位 (a. u.)的密度對拉曼移動（cnT1)的圖。在圖中示出了三個感興趣的點並標記為G、D和2D。 為了確定是否獲得了單層，對於石墨烯，在G峰處的強度應該小於在2D峰處的強度。這是 圖6中的情況。因此，最可能存在單層。如果在D處(約1350CHT 1)存在明顯的峰，那麼在單 層中存在缺陷。如果在D處不存在明顯的峰，那麼單層具有良好的質量。
[0048] 參考圖7,根據示範性實施例示出了用於獲得並轉移單層的方法。注意，在一些可 選實施中，在框中標註的功能可能與圖中標註的順序不一致。例如，連續顯示的兩個框實際 上可能基本同時發生或者這些框有時候會以相反的次序發生，這根據涉及的功能性。還應 該注意，框圖的每個框和/或示出的流程以及在框圖中的框和/或示出的流程的組合，可以 通過基於專用硬體的系統或專用硬體和計算機指令的組合來實施，該基於專用硬體的系統 進行特定的功能或者作用。
[0049] 在框202中，提供襯底，為了在其上形成2D材料。在一個實施例中，襯底包括碳化 矽襯底，雖然還可以使用其它材料。在框204中，在包括至少一個單層的襯底上形成擴展 層。單層可以包括任意2D材料，但是根據特定有用實施例，2D材料包括石墨烯。在一個實 施例中，在與襯底接觸的緩衝層上形成石墨烯單層。緩衝層可以包括與襯底中的材料的共 價接合。雖然可以通過任意數目的工藝形成單層，當用SiC作為襯底時，可以通過加熱襯底 到高於1000°C的溫度以驅除Si，而形成石墨烯。
[0050] 在框206中，在擴展層上形成應力源層。配置應力源層以向擴展層的最近單層施 加應力。當形成應力源層時可以提供應力，或者可以在其形成後施加。例如，在框208中， 可以調整應力源層中的應力。可以在框210中形成應力源層之後進行調節。這可以包括在 分裂擴展層之前，加熱、冷卻應力源層等。在框211中，可以在其形成期間通過調節厚度、密 度等調節在應力源層中的應力。應力源層可以是沉積金屬、氧化物、半導體等，以在擴展層 的最近單層中誘導應力。
[0051 ] 在框212中，處理襯底(或者帶）可以接合(例如，膠粘、粘接等）到應力源層以便使 能應力源層和從擴展層分裂的單層的處理。在框214中，通過從擴展層剝落至少最近單層 或多個單層到應力源層而分裂擴展層，其中通過使用應力源層誘導的應力克服將最近單層 保持到擴展層的範德瓦爾斯力，最近單層保留在應力源層上。可以晶片尺度或者更小的尺 度，如果希望，剝落最近單層。
[0052] 在框216中，使用處理襯底轉移在應力源層上的單層。單層可以放置在表面上、器 件上或者另一個襯底上。在框218中，應力源層被蝕刻或被處理以釋放最近單層或者多個 單層到表面、器件或者第二襯底上，用於器件形成或者其它應用。在框220中可以繼續工藝 以形成器件或者以其他方式使用轉移的單層。
[0053] 已經描述了用於晶片尺度外延石墨烯轉移的優選實施例（旨在示例而非限制)，注 意，對於上述教導，本領域的技術人員可以進行修改和變化。因此，應該明白，在所附權利要 求描述的本發明的範圍內，可對公開的具體實施例做出修改。已經描述了本發明的方面，具 有專利法所要求的細節，在所附權利要求中闡明了通過專利證書所要求和保護的內容。
【權利要求】
1. 一種用於二維材料的轉移的方法，包括： 在襯底上形成二維材料的擴展層，所述擴展層具有至少一個單層； 在所述擴展層上形成應力源層，所述應力源層被配置為向所述擴展層的至少最近單層 施加應力；以及 通過機械分裂所述擴展層剝落至少所述最近單層，其中至少所述最近單層保留在所述 應力源層上。
2. 根據權利要求1的方法，其中所述襯底包括SiC並且所述擴展層包括石墨烯，並且其 中形成所述擴展層包括加熱所述SiC襯底到大於1000°C的溫度。
3. 根據權利要求1的方法，其中形成所述應力源層包括沉積金屬、氧化物和半導體中 的一種以在所述擴展層的所述至少最近單層中誘導應力。
4. 根據權利要求1的方法，其中剝落所述至少最近單層包括通過使用所述應力源層的 誘導應力克服將所述最近單層保持到鄰近材料的範德瓦爾斯力來剝離所述至少最近單層。
5. 根據權利要求1的方法，還包括： 將處理襯底接合到所述應力源層以進行剝落步驟。
6. 根據權利要求1的方法，還包括： 轉移至少所述最近單層到第二襯底。
7. 根據權利要求1的方法，其中在晶片尺度上剝落至少所述最近單層。
8. 根據權利要求1的方法，還包括在所述應力源層形成期間或者之後調整在所述應力 源層中的應力。
9. 根據權利要求8的方法，其中調整所述應力源層中的應力包括在分裂所述擴展層之 前進行所述應力源層的加熱、冷卻、增厚或者緻密化中的一種。
10. -種用於石墨烯的轉移的方法，包括： 在碳化矽（SiC)襯底上形成石墨烯的擴展層，所述擴展層具有至少一個單層； 在所述擴展層上沉積應力源層，所述應力源層被配置為向所述擴展層的至少最近單層 施加應力； 將處理襯底接合到所述應力源層； 通過從所述擴展層剝落至少所述最近單層分裂所述擴展層，其中所述至少最近單層保 留在所述應力源層上；以及 使用所述處理襯底轉移在所述應力源層上的所述至少最近單層。
11. 根據權利要求10的方法，其中形成所述擴展層包括加熱所述SiC襯底到大於 1000°C的溫度。
12. 根據權利要求10的方法，其中形成所述應力源層包括沉積金屬、氧化物和半導體 中的一種以在所述擴展層的所述至少最近單層中誘導應力。
13. 根據權利要求10的方法，其中分裂包括通過使用所述應力源層的誘導應力克服將 所述至少最近單層保持到鄰近材料的範德瓦爾斯力來剝離所述至少最近單層。
14. 根據權利要求10的方法，其中轉移所述至少最近單層包括轉移所述至少最近單層 到第二襯底。
15. 根據權利要求10的方法，其中在晶片尺度上剝落所述至少最近單層。
16. 根據權利要求10的方法，還包括在所述應力源層形成期間或者之後調整在所述應 力源層中的應力。
17. 根據權利要求16的方法，其中調整所述應力源層中的應力包括在分裂所述擴展層 之前進行所述應力源層的加熱、冷卻、增厚或緻密化中的一種。
18. -種用於石墨烯的轉移的方法，包括： 通過加熱所述襯底到大於l〇〇〇°C的溫度在碳化矽襯底上形成包括石墨烯的單層的擴 展層，其中與所述襯底接觸的SiC緩衝層包括與下面材料的共價接合； 在所述擴展層上沉積應力源層，所述應力源層被配置為向所述擴展層的至少最近單層 施加應力； 將處理襯底接合到所述應力源層； 通過從所述擴展層剝落至少所述最近單層分裂所述擴展層，其中通過使用所述應力源 層的誘導的應力克服將至少所述最近單層保持到鄰近材料的範德瓦爾斯力，至少所述最近 單層保留在所述應力源層上； 使用所述處理襯底轉移在所述應力源層上的至少所述最近單層；以及 蝕刻掉所述應力源層以將至少所述最近單層釋放到用於器件形成的第二襯底上。
19. 根據權利要求18的方法，其中形成所述應力源層包括沉積金屬、氧化物和半導體 中的一種以在所述擴展層的所述最近單層中誘導應力。
20. 根據權利要求10的方法，其中在晶片尺度上剝落至少所述最近單層。
【文檔編號】H01L21/683GK104103567SQ201410122665
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年3月28日 優先權日:2013年4月2日
【發明者】S·W·比德爾, C·D·迪米特羅普洛斯, K·E·福格爾, J·B·汗農, 金志煥, 樸弘植, D·法伊弗, D·K·薩達那 申請人:國際商業機器公司