[發(fā)明專利]一種大尺寸石墨烯堆疊結(jié)構(gòu)晶圓及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310147767.2
• 申請(qǐng)日: 2013-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN103227194A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬中發(fā);張鵬;吳勇;莊奕琪;肖鄭操;趙鈺迪;郭超;馮元博
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L29/16
• 分類號(hào): H01L29/16;H01L29/20;H01L21/02
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

1.一種大尺寸石墨烯堆疊結(jié)構(gòu)晶圓，其特征在于，所述晶圓結(jié)構(gòu)自上而下依次為：石墨烯單晶層，h-BN單晶層，h-BN緩沖層，以及SiO₂/Si晶圓襯底。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)晶圓，其特征在于，所述晶圓尺寸為2英寸～30英寸。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)晶圓，其特征在于，所述石墨烯單晶層厚度為0.335～4nm，所述h-BN單晶層厚度為0.6～50nm，所述h-BN緩沖層厚度0.1～100μm。

4.一種制備權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)晶圓的方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）制備所述SiO₂/Si晶圓襯底，其中，選取Si晶圓，并利用干法氧化工藝形成SiO₂薄膜；

（2）制備聚硼氮烷前驅(qū)體；

（3）生長所述h-BN緩沖層，其中，通過旋涂法在所述SiO₂/Si晶圓襯底上均勻涂覆所述聚硼氮烷前驅(qū)體，將已經(jīng)旋涂好的襯底樣品放在帶蓋的鋁舟中，用鋁箔包好后轉(zhuǎn)移到石英管爐中，首先在真空爐中加熱到200℃，并保溫1小時(shí)，然后以5℃/分鐘的加熱速率將爐內(nèi)溫度升高至900℃-1100℃，并保溫2小時(shí)，再以1-10℃/分鐘的降溫速率降至室溫；

（4）生長所述h-BN單晶層，其中，在所述h-BN緩沖層上再生長所述h-BN單晶層，分別選用三乙基硼和氨作為B和N的前驅(qū)體，在1300℃生長h-BN單晶層。

（5）生長所述石墨烯單晶層，其中，在制備的所述h-BN單晶層襯底上，以甲烷與空氣的混合氣體為碳源，在內(nèi)徑為100mm的水平石英管爐中在所述h-BN單晶層上直接生長所述石墨烯單晶層。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，將NaBH₄與（NH₄）₂SO₄反應(yīng)，并溶于無水四氫呋喃，獲得所述聚硼氮烷前驅(qū)體。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，向所述SiO₂/Si晶圓襯底旋涂所述聚硼氮烷前驅(qū)體時(shí)，所述旋涂空間為密閉，并同時(shí)連續(xù)通入氮?dú)夂蜌鍤狻?/p>

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（4）與所述步驟（5）生長的h-BN單晶層與石墨烯單晶層采用CVD法。

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，在所述石墨烯單晶層生長之前，先將準(zhǔn)備好的襯底放入石英管，并對(duì)石英管進(jìn)行抽真空，然后通入氬氣作載氣，在1000℃的溫度下生長石墨烯，生長完成后，先關(guān)閉甲烷氣源，然后關(guān)閉熱源，再在連續(xù)通入150sccmAr氣的情況下，將爐子自然冷卻到室溫。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，所述甲烷與氬氣的體積流量比為90:180sccm，所述石墨烯單晶層生長時(shí)間為8分鐘。