[发明专利]晶圆级石墨烯薄膜的转移方法

说明书

本发明提供一种晶圆级石墨烯薄膜的转移方法,晶圆级石墨烯薄膜的转移方法包括如下步骤：提供生长衬底；于所述生长衬底的上表面形成石墨烯薄膜；至少于所述石墨烯薄膜的上表面形成缓冲保护层；提供目标衬底，将所述目标衬底与位于所述石墨烯薄膜的上表面的所述缓冲保护层键合；去除所述生长衬底。本发明的晶圆级石墨烯的转移方法中，在石墨烯薄膜的转移过程中不需使用PMMA等有机物，在石墨烯薄膜转移后不会有有机物残留，从而克服了有机物残留造成器件电子的散射的问题，进而确保石墨烯的载流子迁移率。

技术领域

本发明属于微电子技术领域，特别是涉及晶圆级石墨烯薄膜的转移方法。

背景技术

石墨烯是一种新型的碳纳米材料，它具有紧密堆积排列而成的二维蜂窝状网状结构。在过去的十余年时间里，石墨烯以其优异的物理性能、化学可调性以及潜在的应用前景引起了广泛关注。

目前高质量石墨烯薄膜的制备都是基于铜、镍和铂等衬底，这些衬底上生长的石墨烯无法直接应用于微电子器件中，需要将石墨烯转移到绝缘衬底上。成熟的转移石墨烯薄膜的方法是通过在长有石墨烯的衬底上旋涂聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，然后通过湿法腐蚀衬底，将石墨烯薄膜转移到目标基底上，最后利用除胶液将聚甲基丙烯酸甲酯除净。然而，石墨烯薄膜上的聚甲基丙烯酸甲酯并不能完全去除，有机物的残留会造成器件电子的散射，严重影响石墨烯的载流子迁移率。

为此，开发一种与微电子工艺兼容的无胶转移晶圆级石墨烯薄膜的方法具有非常重要的意义。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶圆级石墨烯薄膜的转移方法，用于解决现有技术中在石墨烯薄膜转移过程中需要使用有机物，而在转移后有机物不能完全去除，有机物的残留会造成器件电子的散射，严重影响石墨烯的载流子迁移率的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶圆级石墨烯薄膜的转移方法，所述晶圆级石墨烯薄膜的转移方法包括如下步骤：

提供生长衬底；

于所述生长衬底的上表面形成石墨烯薄膜；

至少于所述石墨烯薄膜的上表面形成缓冲保护层；

提供目标衬底，将所述目标衬底与位于所述石墨烯薄膜的上表面的所述缓冲保护层键合；

去除所述生长衬底。

可选地，所述生长衬底包括锗衬底。

可选地，形成所述石墨烯薄膜的方法包括化学气相沉积法。

可选地，形成的所述石墨烯薄膜包括单层石墨烯薄膜。

可选地，所述缓冲保护层包括二氧化硅层，形成所述缓冲保护层的方法包括原子层淀积法或低压化学气相沉积法。

可选地，所述缓冲保护层的厚度包括30～300纳米。

可选地，将所述目标衬底与位于所述石墨烯薄膜的上表面的所述缓冲保护层键合之前，还包括将位于所述石墨烯的上表面的所述缓冲保护层及目标衬底进行键合的键合面进行等离子活化处理的步骤。

可选地，所述目标衬底包括硅片，所述目标衬底的厚度包括100～800微米。

可选地，所述目标衬底包括硅片及位于所述硅片表面的二氧化硅层，所述目标衬底与位于所述石墨烯薄膜的上表面的所述缓冲保护层键合后，所述二氧化硅层与所述缓冲保护层的上表面相接触；所述二氧化硅层的厚度包括30～300纳米，所述硅片的厚度包括100～800微米。

可选地，所述目标衬底与位于所述石墨烯薄膜的上表面的所述缓冲保护层键合后，还包括将所得的键合结构进行退火处理的步骤。