本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施方案一般性涉及用于加工載體的方法和用于轉(zhuǎn)移石墨烯層的方法。

背景技術(shù)：

通常，使用半導(dǎo)體工業(yè)的常規(guī)工藝來形成非常薄的材料層(例如，厚度在納米范圍內(nèi)或者厚度甚至小于一個(gè)納米)可能非常具有挑戰(zhàn)性。然而，對(duì)于電子器件和集成電路技術(shù)，所謂的二維材料可能非常具有吸引力。例如，包括以六邊形布置的碳原子層的石墨烯可以具有如下優(yōu)異的電子性能：例如能夠制造具有增強(qiáng)的響應(yīng)和/或開關(guān)性能的晶體管。此外，超薄材料層與相應(yīng)的塊體材料相比可以具有增強(qiáng)的性能。因此，二維材料對(duì)于微電子例如對(duì)于開發(fā)各種類型的傳感器、晶體管等可能是重要的，其中挑戰(zhàn)性的工作可能是將這些二維材料結(jié)合入微芯片中以與常規(guī)硅技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，一種用于加工載體的方法可以包括：在載體上方形成層結(jié)構(gòu)，該層結(jié)構(gòu)包括支承層和在支承層上方的二維層，其中該層結(jié)構(gòu)具有使載體的一部分露出的至少一個(gè)開口；形成輔助層結(jié)構(gòu)，其中輔助層結(jié)構(gòu)至少部分地覆蓋層結(jié)構(gòu)并且至少部分地填充至少一個(gè)開口；以及移除層結(jié)構(gòu)中的支承層。

附圖說明

在附圖中，相同的附圖標(biāo)記在不同的圖中通常指代相同的部件。附圖不一定按比例繪制，相反重點(diǎn)通常放在示出本發(fā)明的原理上。在下面的描述中，參照下面的附圖描述本發(fā)明的多個(gè)不同的實(shí)施方案，其中：

圖1示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的用于加工載體的方法的示意性流程圖；

圖2示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的用于加工載體的方法的示意性流程圖；

圖3示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的用于加工載體的方法的示意性流程圖；

圖4A至圖4C分別示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的在加工期間的多個(gè)階段的載體；

圖5A至圖5C分別示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的在加工期間的多個(gè)階段的載體；

圖6A至圖6I分別示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的在加工期間的多個(gè)階段的載體；

圖7示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的載體的示意圖；

圖8示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的銅層表面的示意圖；

圖9A至圖9C分別示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的在加工期間的多個(gè)階段的載體；

圖10示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的在加工之后的載體的示意圖；以及

圖11示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的在加工之后的載體的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面的詳細(xì)描述涉及通過實(shí)例的方式示出可以實(shí)踐本發(fā)明的具體細(xì)節(jié)和實(shí)施方案的附圖。

詞語“示例性”在本文中用來指“作為示例、實(shí)例或說明”。本文中被描述為“示例性”的任何實(shí)施方案或設(shè)計(jì)不一定被解釋為優(yōu)選的或優(yōu)于其他實(shí)施方案或設(shè)計(jì)。

關(guān)于形成在側(cè)或表面“上方”的沉積材料中所使用的詞語“上方”在本文中可以用來指沉積材料可以“直接”形成在所指?jìng)?cè)或表面“上”(例如，直接接觸)。關(guān)于形成在側(cè)或表面“上方”的沉積材料中所使用的詞語“上方”在本文中可以用來指沉積材料可以“非直接”形成在所指?jìng)?cè)或表面“上”，而在所指?jìng)?cè)或表面與沉積材料之間布置有一個(gè)或更多個(gè)附加層。

關(guān)于布置成在載體上或中的至少之一的“側(cè)向”延伸的結(jié)構(gòu)(或結(jié)構(gòu)元件)或者“側(cè)向”相鄰中所使用的術(shù)語“側(cè)向”在本文中可以用來指沿著載體表面的尺度(extension)或位置關(guān)系。這意指載體的表面(例如，基底的表面、晶片的表面、或者半導(dǎo)體工件的表面)可以用作為參照物，通常稱為主加工表面。此外，關(guān)于結(jié)構(gòu)(或結(jié)構(gòu)元件)的“寬度”中所使用的術(shù)語“寬度”在本文中可以用來指結(jié)構(gòu)的側(cè)向尺度。此外，關(guān)于結(jié)構(gòu)(或結(jié)構(gòu)元件)的高度中所使用的術(shù)語“高度”在本文中可以用來指結(jié)構(gòu)的沿著垂直于載體表面(例如，垂直于載體的主加工表面)的方向的尺度。關(guān)于層的厚度中所使用的術(shù)語“厚度”在本文中可以用來指層的沿垂直于該層所沉積的支承表面(例如，層或結(jié)構(gòu)的表面)的方向的空間尺度。如果支承表面平行于載體表面(例如，平行于主加工表面)，則沉積在支承表面上的層的“厚度”可以與層的高度相同。此外，“垂直”結(jié)構(gòu)可以指沿著垂直于側(cè)向方向(例如，垂直于載體的主加工表面)的方向延伸的結(jié)構(gòu)，并且“垂直”尺度可以指延伸垂直于側(cè)向方向的方向的尺度(例如，垂直于載體的主加工表面的尺度)。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體(例如，層、基底、晶片、工件等)可以包括多種類型的半導(dǎo)體材料，包括例如硅、鍺、III族至V族元素，或其他類型，例如包括聚合物，不過在其他實(shí)施方案中，也可以使用其他適合的材料。在一個(gè)實(shí)施方案中，載體包括硅(摻雜的或非摻雜的)，在一個(gè)替代性的實(shí)施方案中，載體包括絕緣體上硅(SOI)晶片。作為一個(gè)替代方案，可以將任何其他適合的半導(dǎo)體材料用于載體，例如半導(dǎo)體化合物材料如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)，以及任意適合的三元半導(dǎo)體化合物材料或四元半導(dǎo)體化合物材料如銦鎵砷化物(InGaAs)。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括薄的或超薄的基底或晶片，例如厚度在約數(shù)微米至約數(shù)十微米范圍內(nèi)，例如約5μm至約50μm的范圍內(nèi)，例如厚度小于約100μm或小于約50μm。此外，載體可以包括厚度為約750μm或小于約750μm的硅晶片。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括SiC(碳化硅)或者可以是碳化硅載體、碳化硅基底、碳化硅晶片、或碳化硅工件。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括SiO₂(二氧化硅)或者可以是二氧化硅載體、二氧化硅基底、二氧化硅晶片、或二氧化硅工件。此外，載體可以包括在載體的表面區(qū)域的電隔離材料(換言之，介電材料或電絕緣材料)或者載體可以包括電隔離材料，使得可以在載體的介電表面處形成導(dǎo)電層(例如，石墨烯層)并且使其官能化。

通常而言，材料的物理和化學(xué)性質(zhì)可以并非僅受其晶體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成限定。由于材料表面的物理性質(zhì)(例如，電性質(zhì)(例如，能帶結(jié)構(gòu)))可以不同于塊體材料的物理性質(zhì)，所以如果層或區(qū)域的至少一個(gè)空間尺度減小至納米級(jí)范圍或甚至亞納米級(jí)范圍，則關(guān)于層或區(qū)域的物理性質(zhì)可能存在差異。在這種情況下，形成層或區(qū)域的各個(gè)材料的表面性質(zhì)可以主導(dǎo)層或區(qū)域的特性(例如，物理和化學(xué)性質(zhì))。在極限情況下，層或區(qū)域的至少一個(gè)維度可以具有數(shù)個(gè)埃的空間尺度，其可以是各個(gè)材料的恰好一個(gè)原子的單層的空間尺度。單層可以是具有側(cè)向尺度和垂直于側(cè)向尺度的層厚度(或高度)的層，該層包括多個(gè)原子(或分子)，其中層具有一個(gè)單原子(或分子)的厚度(或高度)。換言之，材料的單層可以不具有布置在彼此上方(沿著厚度或高度方向)的相同原子(或分子)。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以存在固有形成單層(所謂的自組裝單層)的多種不同材料，其可以稱為二維材料，或者更準(zhǔn)確地稱為結(jié)構(gòu)化二維材料(structural two-dimensional material)。此外，這樣的結(jié)構(gòu)化二維材料的典型代表可以是由六邊形二維布置的碳原子組成的石墨烯，所謂的蜂巢結(jié)構(gòu)。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，石墨烯也可以稱為石墨烯片或石墨烯層。二維材料的另一代表可以是氫化石墨烯(石墨烷(graphane))，或者部分氫化的石墨烯。在純石墨烯片中，可以使用雜化(雜化原子軌道)來描述碳原子的結(jié)構(gòu)布置和鍵合，其中在這種情況下，碳原子是sp²雜化的，這意味著碳源子的共價(jià)鍵合形成六邊形的二維層，即六邊形單層。在氫化石墨烯或石墨烷中，碳原子可以是sp³雜化或者sp²雜化和sp³雜化的混合物，其中為sp³雜化的碳原子連接至氫原子，形成片狀(二維)結(jié)構(gòu)。

如本文中所述，二維材料可以是沿著形成片結(jié)構(gòu)或二維結(jié)構(gòu)(例如自組裝的)兩個(gè)空間方向具有共價(jià)鍵合的層，其中二維材料可以不具有與片結(jié)構(gòu)之外的其他原子的共價(jià)鍵合。如本文中所述，二維材料可以是由材料的單層組成的層。如本文中所述，二維材料可以是由材料的雙層組成的層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，石墨烯層可以包括二維結(jié)構(gòu)(例如以六邊形布置的晶格)的碳。

常見三維材料(例如，金屬塊體材料)可以根據(jù)材料的側(cè)向延伸而具有不同的物理和化學(xué)性質(zhì)，例如材料的單層或超薄層可以具有與相同材料的塊體不同的性質(zhì)。三維材料的單層或超薄層可以具有與材料的較厚層不同的性質(zhì)，這是因?yàn)轶w積與表面積之比在變化。因此，隨著層厚度的增加，薄層材料的性質(zhì)可以接近塊體材料的性質(zhì)。

相反，包括二維材料的層(例如，石墨烯、石墨烷、硅烯、鍺烯)可以保持其物理和化學(xué)性質(zhì)而不管層厚度為何，例如二維材料的單層可以具有與布置在彼此上方的多個(gè)單層基本上相同的性質(zhì)，這是因?yàn)閱蝹€(gè)層基本上不會(huì)彼此耦合，例如由于在二維材料的單層之間可能不存在共價(jià)鍵合、離子鍵合和/或金屬鍵合。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，堆疊在彼此上方的多個(gè)石墨烯層或片可以彼此弱耦合(例如，經(jīng)由范德華相互作用)。

如本文中所述，二維材料可以表現(xiàn)出獨(dú)特的物理和/或化學(xué)性質(zhì)。例如，石墨烯可以是半導(dǎo)體(例如，零隙半導(dǎo)體)或者具有非常高的電荷載流子遷移率(例如，在電絕緣基底上約40000cm²/Vs至約200000cm²/Vs范圍內(nèi))的半金屬。此外，石墨烯可以具有其他獨(dú)特性質(zhì)(電、機(jī)械、磁、熱、光學(xué)等)，使得電子工業(yè)對(duì)于石墨烯感興趣(例如，作為電極用于傳感器(氣體傳感器、磁傳感器)，作為量子點(diǎn)用于晶體管等)。然而，石墨烯以及其他有希望的結(jié)構(gòu)化二維材料可以包括設(shè)置在電絕緣基底例如二氧化硅上的一個(gè)或更多個(gè)片或單層(例如石墨烯單層、例如石墨烯雙層、例如，石墨烯多層)。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以提供一種用于加工載體的方法，所述方法可以用于在任意載體上(例如在介電載體上，例如在介電層或介電晶片上)形成二維層。用于加工載體的方法可以用于轉(zhuǎn)移材料的單層，例如石墨烯單層或石墨烯片。用于加工載體的方法可以用于轉(zhuǎn)移材料的雙層，例如石墨烯雙層。用于加工載體的方法可以用于轉(zhuǎn)移包括多個(gè)石墨烯片的層堆疊體。用于加工載體的方法可以用于在介電層或晶片的表面上方形成包括二維材料例如石墨烯的層。如本文中所述，用于加工載體的方法可以允許加工大面積(例如大于1mm²)和/或加工結(jié)構(gòu)化(圖案化)基底。換言之，如本文中所述，用于加工載體的方法可以允許轉(zhuǎn)移包括二維材料的層(或者，換言之，轉(zhuǎn)移二維材料層)，所述層具有大的側(cè)向尺度和/或覆蓋載體的大的面積。此外，如本文中所述，用于加工載體的方法可以減少或者可以防止在布置在載體上方的二維材料中褶皺和/或皺紋的形成。此外，如本文中所述，用于加工載體的方法可以適于制造其他結(jié)構(gòu)化二維層，例如硅烯層、鍺烯層等。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以通過從含碳金屬例如鎳(Ni)催化偏析(segration)，或者通過在催化材料表面(例如，在金屬表面(例如在銅表面)或在準(zhǔn)金屬表面(例如在鍺表面))上的化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝來形成二維材料(例如，一個(gè)或更多個(gè)石墨烯片)。電子器件中(例如，晶體管、傳感器等中)的二維材料層的多個(gè)不同的實(shí)施方案可能需要二維材料層可以設(shè)置在電絕緣載體上方(例如，直接設(shè)置于其上)。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以提供用于將二維材料層從催化層的表面轉(zhuǎn)移(例如，用于將石墨烯層從銅層的表面轉(zhuǎn)移)至介電層的表面的方法。介電層可以設(shè)置在催化層下方，或者換言之，催化層可以設(shè)置在介電層上方(例如，直接設(shè)置于其上)。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如本文中所述，催化層可以包括催化材料或可以由催化材料組成，例如催化金屬，如銅或鎳。如本文中所提到的，金屬也可以包括或也可以被理解為準(zhǔn)金屬或金屬合金。各種金屬(例如，鎳、鈷、鎢、銥、鉑)可以形成具有碳的固溶體(也稱為固態(tài)溶體)。舉例說明，金屬可以作為用于碳(或其他小的原子，例如氮)的溶劑，其中碳為溶質(zhì)。在這種情況下，金屬可以不與碳化學(xué)反應(yīng)(或者可以不形成化合物)，而是相反，碳原子可以足夠小以結(jié)合在在金屬的間隙(換言之金屬晶格)處，因此，金屬可以是允許溶解在金屬中的碳偏析的催化金屬。此外，可以使用金屬層(例如，催化金屬或任何其他類型的催化材料)作為用于例如使用化學(xué)氣相沉積(CVD)或物理氣相沉積(PVD)在籽晶層上方生長二維材料層的籽晶層。

此外，二維層可以包括二維材料或可以由二維材料組成，例如任何其他類型二維材料中的一個(gè)或更多個(gè)單層的一個(gè)或更多個(gè)石墨烯片。此外，介電層可以包括介電(或換言之，電絕緣)材料或可以由該介電材料組成，例如任何其他類型二維材料的一個(gè)或更多個(gè)單層的一個(gè)或更多個(gè)石墨烯片。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以提供用于移除催化材料(例如，銅)的方法，催化材料可以設(shè)置在二維材料層(例如，石墨烯層)下方，其中二維材料層可以布置在設(shè)置于催化材料下方的任意載體上(例如，介電載體上)。

通常而言，可以通過使用支承塑料膜將石墨烯層從銅層轉(zhuǎn)移至目標(biāo)基底。因此，可以在石墨烯層上方沉積聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜，并且可以通過濕法蝕刻劑完全蝕刻掉石墨烯層下方的銅。在這種情況下，PMMA/石墨烯層堆疊體在濕法蝕刻劑中游動(dòng)，并且必須被目標(biāo)基底捕獲。由于在加工期間石墨烯層與其載體失去關(guān)聯(lián)，所以該工藝可以不是與常規(guī)應(yīng)用的半導(dǎo)體塊體加工兼容的工藝。

對(duì)于制造高品質(zhì)石墨烯層，可以使用石墨烯層的面對(duì)面(F2F)轉(zhuǎn)移。在這種情況下，在介電載體上形成銅層，并且在銅層上形成石墨烯層；以及隨后，完全移除銅層，其中石墨烯層被介電載體捕獲。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以提供面對(duì)面的轉(zhuǎn)移，其中通過移除設(shè)置在介電載體與石墨烯層之間的至少一個(gè)層來將石墨烯層轉(zhuǎn)移至介電載體的表面，其中在移除所述至少一個(gè)層時(shí)，石墨烯層相對(duì)于介電載體保持在固定位置中。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，該工藝可以允許在介電載體上提供石墨烯層，其中石墨烯層具有明顯較少的缺陷，這是因?yàn)槭永绮唤?jīng)受顯著的機(jī)械應(yīng)力。此外，該工藝可以容易地自動(dòng)進(jìn)行。

常規(guī)使用的用于石墨烯層的轉(zhuǎn)移工藝，例如面對(duì)面的轉(zhuǎn)移工藝可能受限于設(shè)置在介電載體與石墨烯層之間的層或?qū)佣询B體的厚度，例如銅層的厚度可能被限制到小于約1μm，例如約0.5μm，這是因?yàn)槭┯捎诿?xì)力而被介電載體捕獲。此外，為了提供常規(guī)使用的轉(zhuǎn)移工藝中的這些毛細(xì)力，可以向介電載體中注入氮，使得加工期間的溫度收支(budget)由于氮注入而受限。舉例說明，氮可以容易地?cái)U(kuò)散到介電載體外。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以提供用于轉(zhuǎn)移石墨烯層的轉(zhuǎn)移工藝，其中在其上形成石墨烯層的銅層(或設(shè)置在石墨烯層下方的任何其他支承層)可以具有大于約0.5μm、1μm、或2μm的厚度，使得石墨烯層可以形成為具有低的缺陷密度。此外，銅層(或其他支承層)的厚度可以影響側(cè)向蝕刻速率，并且因此移除銅層所需的時(shí)間可以取決于銅層的相應(yīng)厚度。相比于較薄的銅層，較厚的銅層(例如，具有大于約0.5μm、1μm或2μm的厚度)可以容易地移除，這是因?yàn)閭?cè)向蝕刻速率由于增加的蝕刻劑交換而增加。此外，在移除銅層之后或期間，可以進(jìn)行清潔工藝以移除來自石墨烯層的面對(duì)載體的表面的金屬污染物。此外，沒有離子注入到介電載體中是必要的，這是因?yàn)榭梢栽诩庸て陂g例如在移除銅層期間提供將石墨烯層固定至介電載體的轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)。認(rèn)識(shí)到，如果銅層為例如薄于約500nm，例如如果銅層的厚度在約100nm至約500nm的范圍內(nèi)，則可以在加工期間將孔引入到銅層中，并且因此，還可以將孔引入到形成在銅層上的石墨烯層中。銅層中的孔可以在加工期間(例如在溫度處理期間)通過銅的蒸發(fā)和/或通過銅的應(yīng)力遷移來產(chǎn)生。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在加工期間，可以使用聚合物橋?qū)⑹庸潭ㄖ两殡娸d體，其中可以在將石墨烯層轉(zhuǎn)移至介電載體的表面之后或期間移除聚合物橋。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，用于將石墨烯層固定至介電載體的聚合物層(或任何其他適合的輔助層或輔助層結(jié)構(gòu))可以包括延伸穿過石墨烯層的部分(也稱為柱)，使得聚合物層通過這些部分連接至載體。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，柱可以具有在約10μm至約10mm的范圍內(nèi)的間隔(例如，與各個(gè)附近相鄰柱的距離)。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，柱可以具有在約0.1μm至約10μm的范圍內(nèi)(例如，在約1μm至約5μm的范圍內(nèi))的直徑或側(cè)向尺度。

圖1示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的用于加工載體的方法100的示意性流程圖。方法100可以包括：在110中，在載體上方形成層結(jié)構(gòu)，該層結(jié)構(gòu)包括支承層和在支承層上方的二維層，其中該層結(jié)構(gòu)具有使部分載體露出的至少一個(gè)開口；在120中，形成輔助層結(jié)構(gòu)，其中輔助層結(jié)構(gòu)至少部分地覆蓋層結(jié)構(gòu)并且至少部分地填充至少一個(gè)開口；以及，在130中，移除層結(jié)構(gòu)中的支承層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)可以是用于使二維層與載體接觸的轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層可以包括至少一個(gè)石墨烯單層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層可以包括兩個(gè)或更多個(gè)石墨烯單層的堆疊體。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層可以包括銅或用于形成(例如，沉積或偏析)二維層的任何其他類型的適合催化材料。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括介電層、介電晶片、或任何其他適合類型的介電載體。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體的可以與二維層接觸的至少表面部可以包括介電材料，例如二氧化硅(SiO₂)、氮氧化硅(SiO_xN_y)、氧化鋁(Al₂O₃)、碳化硅(SiC)等。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如本文中所述，形成層結(jié)構(gòu)可以包括在載體上方形成(例如，沉積)支承層并且在支承層上方形成(例如，沉積)二維層。此外，如本文中所述，形成層結(jié)構(gòu)可以包括圖案化層結(jié)構(gòu)或者層結(jié)構(gòu)的至少一層例如支承層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，形成(例如，沉積)層例如支承層或二維層(例如，沉積金屬支承層并且直接在金屬支承層上沉積碳)可以包括如在半導(dǎo)體工業(yè)中使用的成層工藝(layering process)。如本文中所指，成層工藝或沉積工藝可以包括化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝和/或物理氣相沉積(PVD)工藝。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，化學(xué)氣相沉積工藝(CVD工藝)可以包括各種修改方案，例如大氣壓CVD(APCVD)、低壓CVD(LPCVD)、超高真空CVD(UHVCVD)、等離子體增強(qiáng)CVD(PECVD)、高密度等離子體CVD(HDPCVD)、遠(yuǎn)程等離子體增強(qiáng)CVD(RPECVD)、原子層沉積(ALD)、原子層CVD(ALCVD)、氣相外延(VPE)、金屬有機(jī)CVD(MOCVD)、混合物理CVD(HPCVD)等。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以使用LPCVD、ALD、或原子層CVD(或使用PVD工藝)沉積碳、硅、鍺、鎳、鈷、鐵、釕、銠、鉑、銥、銅、金、銀、鉭、氮化鈦、氮化硅等。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，物理氣相沉積可以包括各種修改方案，例如濺射或磁控濺射(HIPIMS)、離子束濺射(IBS)、反應(yīng)性濺射、高功率脈沖磁控濺射(HIPIMS)、真空蒸鍍、熱蒸鍍、分子束外延(MBE)、脈沖激光沉積、電化學(xué)沉積(ECD)等。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體或形成在載體上方的層(例如，支承層、二維層、輔助層等)可以使用例如以下工藝來圖案化：光刻工藝(包括例如，施加抗蝕劑、使抗蝕劑曝光、以及使抗蝕劑顯影)，以及蝕刻工藝(例如，使用蝕刻化學(xué)品的濕法蝕刻工藝，或者使用例如等離子體蝕刻、反應(yīng)等離子體蝕刻、離子束研磨等的干法蝕刻工藝)。此外，使載體(例如，層或晶片)圖案化可以包括施加掩模層(例如，硬掩模層或軟掩模層)；圖案化掩模層以使下面的載體曝光；以及選擇性地蝕刻下面的載體。此外，圖案化工藝還可以包括抗蝕劑剝離，例如在已經(jīng)執(zhí)行蝕刻工藝之后。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如本文中所述，掩模層可以用作為輔助層結(jié)構(gòu)的一部分。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如本文中所述，催化金屬層可以參與二維層的形成，例如，鎳、銅(以及鍺)作為催化金屬層可以使得能夠形成石墨烯層，其中催化金屬可能不首要與碳進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。對(duì)于加工碳，作為示例，相應(yīng)的催化金屬可以是能夠在高溫下溶解碳的任何材料，其中包括碳和催化金屬在室溫下可能不存在穩(wěn)定的相，因此碳可能從催化金屬再次偏析?；蛘撸瑢?duì)于加工碳，作為示例，相應(yīng)的催化金屬可以是支持烴類前體分子的分解并且重新排列成石墨烯層的任何材料，例如由于沿著催化材料的表面(例如，沿著銅表面)在相關(guān)加工溫度下碳原子的高遷移率。

圖2示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的、用于加工載體的方法200(例如，用于將沉積在第一層的表面上的二維層轉(zhuǎn)移至第二層的表面的方法200)的示意性流程圖，其中方法200可以包括：在210中，形成至少部分地覆蓋二維層并且至少部分地覆蓋第一層的至少一個(gè)側(cè)壁的轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)；在220中，使第二層的表面與轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)物理接觸，其中第一層設(shè)置在第二層與二維層之間；以及，隨后，在230中，移除第一層；以及，隨后，在240中，進(jìn)行使轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)變形或移除轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)中的至少之一，以使二維層與第二層的表面物理接觸。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如本文中所述，第一層可以是支承層并且第二層可以是載體。

圖3示出了根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的用于加工載體的方法300(例如，用于將設(shè)置在催化層的表面上的石墨烯層轉(zhuǎn)移至介電層的表面的方法300，其中介電層與催化層物理接觸)的示意性流程圖，其中方法300可以包括：在310中，形成延伸穿過石墨烯層并且穿過催化層到達(dá)介電層的表面的至少一個(gè)開口；在320中，形成覆蓋石墨烯層并且填充至少一個(gè)開口的轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)與介電層物理接觸；以及，隨后，在330中，移除催化層；以及，隨后，在340中，進(jìn)行使轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)變形或移除轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)中的至少之一以使石墨烯層與介電層的表面物理接觸。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，石墨烯層是二維層的一個(gè)示例。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，介電層是載體的一個(gè)示例。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，催化層是支承層的一個(gè)示例。

下面描述用于加工載體和涉及所使用層和加工步驟的細(xì)節(jié)的方法100、200、300的各種修改和/或配置。下面描述的特征和/或加工步驟可以包括在方法100、200、300中，或者可以類似地與方法100、200、300結(jié)合。

圖4A在示意性截面圖中示出了例如在已經(jīng)執(zhí)行方法100的過程110之后，在方法200的初始加工階段，或者在已經(jīng)執(zhí)行方法300的過程310之后的載體布置401a，用于說明多個(gè)不同的實(shí)施方案的方面。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體布置401a可以包括載體400(也稱為第二層400或介電層400)。載體400可以是介電載體(例如介電晶片400)，或者載體400可以包括介電材料(例如介電表面區(qū)域或介電層)。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，介電結(jié)構(gòu)400(例如，介電層400)可以用作為載體400，其中介電結(jié)構(gòu)400可以設(shè)置在任意適合的其他載體上(例如半導(dǎo)體晶片上)。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，介電結(jié)構(gòu)可以是半導(dǎo)體載體的表面層。在多個(gè)不同的實(shí)施方案中，載體400可以由介電材料制成，或者可以包括介電材料(例如二氧化硅(SiO₂)、氮化硅(例如，Si₃N₄)、碳化硅(SiC)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鉿(HfO₂)、或氧化鋯(ZrO₂))。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體布置401a可以包括設(shè)置在載體400上方(例如，直接設(shè)置于其上)的支承層402。支承層402(也稱為催化層402或第一層402)可以具有背對(duì)載體400的第一表面402a和與第一表面402a相反的第二表面402b。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體400可以具有面向支承層402的第一表面400a和與第一表面400a相反的第二表面400b。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體400的第一表面400a可以與支承層402的第二表面直接物理接觸。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體布置401a可以包括二維層404。二維層404可以設(shè)置在支承層402上方。二維層404可以包括二維材料或者可以由二維材料組成。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如本文中使用的術(shù)語“二維材料”可以例如理解為包括或涉及結(jié)晶成二維或平面結(jié)構(gòu)的材料，其中結(jié)構(gòu)的第一幾何維度(例如，厚度)可以顯著小于(例如小至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)，例如小至少三個(gè)數(shù)量級(jí)，例如小至少四個(gè)數(shù)量級(jí)，或者甚至更小)結(jié)構(gòu)的第二幾何維度(例如，長度)和/或第三幾何維度(例如，寬度)。在一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案中，術(shù)語“二維材料”可以理解為包括或涉及來源于由數(shù)個(gè)層構(gòu)成的材料中的具有最薄可能結(jié)構(gòu)(一個(gè)單個(gè)層)的材料(例如對(duì)于石墨烯而言一個(gè)碳原子厚的層，或者對(duì)于MoS₂而言一個(gè)MoS₂單位厚的層)。

在多個(gè)不同的實(shí)施方案中，二維層404(也稱為二維材料層404)可以包括石墨烯或金屬硫族化合物(例如二硫化鉬、二硫化鎢等)或由其組成。在多個(gè)不同的實(shí)施方案中，提供二維層404的二維材料可以包括石墨烷、鍺烯等，或由其組成。

根據(jù)一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方案，二維層404(例如，石墨烯層404)可以具有小于或等于約20nm(例如在約0.5nm至約20nm的范圍內(nèi)，例如約0.34nm)的厚度(例如，在單個(gè)石墨烯單層的情況下)。

在二維層404為石墨烯層的情況下，石墨烯層404可以例如使用以下工藝中的一種或更多種來形成：石墨烯的化學(xué)氣相沉積(CVD)；利用固相碳源形成石墨烯；石墨烯的固態(tài)外延生長，或者用于在支承層402上方形成石墨烯層404的任何其他類型的適合工藝。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層402可以是用于沉積石墨烯層404(或者用于沉積任何其他類型的二維層404)的籽晶層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層402可以是石墨烯層404從其偏析或者在其表面上石墨烯層404被反應(yīng)性地沉積的催化層(例如，包括銅、鎳等)。

在二維層404為石墨烯層的情況下，石墨烯層404可以包括多個(gè)晶?；虮∑蛴善浣M成，所述多個(gè)晶?；虮∑梢岳缇哂袔孜⒚?例如約1μm)的尺寸(例如，直徑)。在多個(gè)不同的實(shí)施方案中，石墨烯層404可以是在整個(gè)載體400上方側(cè)向延伸的連續(xù)石墨烯層。晶粒中的每一個(gè)可以包括一個(gè)或更多個(gè)小片或由其組成，所述一個(gè)或更多個(gè)小片可以例如包括數(shù)層石墨烯(例如最高達(dá)五層，例如單層、雙層、三層等)或者由其組成，其中單層石墨烯可以具有厚度為約0.34nm的二維結(jié)構(gòu)。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，至少一個(gè)電極可以嵌入到載體400中(附圖中未示出)用于在二維層404已經(jīng)轉(zhuǎn)移到載體400的第一表面400a之后電接觸二維層404(參見圖11)。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如本文中所述，載體布置可以配置為任意適合的電子器件，例如開關(guān)、晶體管、傳感器、濾波器、發(fā)送器、接收器、收發(fā)器等。二維層404可以是電子器件的例如包括具有帶隙的二維材料的功能層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體布置可以覆蓋有附加的介電材料，或者可以包括附加的介電材料層，例如，載體布置可以覆蓋有保護(hù)層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層404的至少一部分可以是一個(gè)或更多個(gè)無源和/或有源元件(例如傳感器、電阻器、電容器、晶體管(例如，雙極晶體管、場(chǎng)效應(yīng)晶體管等)、二極管、晶閘管等)的一部分。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，設(shè)置在載體400上的支承層402和二維層404可以稱為層結(jié)構(gòu)412。換言之，如本文中所述，層結(jié)構(gòu)412可以形成在載體400上方和形成在載體400中的至少之一，層結(jié)構(gòu)412可以包括支承層402和二維層404。層結(jié)構(gòu)412可以包括使載體400的部分400p露出的至少一個(gè)開口406。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，至少一個(gè)開口406可以延伸穿過支承層402并且穿過二維層404。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，至少一個(gè)開口(例如，一個(gè)或多于一個(gè)的開口)可以通過部分地移除二維層404和支承層402或者換言之通過圖案化層結(jié)構(gòu)412來形成。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，用于將至少一個(gè)開口406形成到層結(jié)構(gòu)412中的圖案化工藝可以包括移除層結(jié)構(gòu)412的所選部分。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，由于可能涉及多個(gè)工藝，所以執(zhí)行圖案化工藝存在各種可能性，其中方面可以是：例如使用至少一種光刻工藝選擇表面層(或材料)的要移除的至少一部分；以及例如使用至少一種蝕刻工藝來移除表面層的所選部分。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，對(duì)層結(jié)構(gòu)412進(jìn)行圖案化可以包括在層結(jié)構(gòu)412上方形成圖案化掩模層(例如，包括抗蝕劑的軟掩?；蛘甙ㄓ惭谀２牧系挠惭谀?，例如，根據(jù)需要可以選擇性地從層結(jié)構(gòu)412移除的任意適合的硬掩模材料)。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，掩模材料可以用于對(duì)層結(jié)構(gòu)412進(jìn)行圖案化，該掩模材料還可用作用于如本文中所述的二維層404的轉(zhuǎn)移工藝的轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)(參見圖6C和圖6H)。

圖4B在示意性截面圖中示出了例如在已經(jīng)執(zhí)行方法100的過程110和過程120之后，在已經(jīng)執(zhí)行方法200的過程210之后，或者在已經(jīng)執(zhí)行方法300的過程310和過程320之后的載體布置401b，用于說明多個(gè)不同的實(shí)施方案的方面。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體布置401b可以包括輔助層結(jié)構(gòu)408。輔助層結(jié)構(gòu)408可以至少部分地覆蓋層結(jié)構(gòu)412并且至少部分地填充布置在層結(jié)構(gòu)412中的至少一個(gè)開口406。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，所述至少一個(gè)開口406可以被輔助層結(jié)構(gòu)408的材料例如被聚合物(例如PMMA)完全填充。例如，輔助層結(jié)構(gòu)408可以包括單層，如圖4B中所示。或者，輔助層結(jié)構(gòu)408可以包括兩個(gè)或多于兩個(gè)的層(參見圖6C和圖6H)。

如圖4A和圖4B中所示，二維層404可以具有背對(duì)支承層402的第一表面404a和與第一表面404a相反的第二表面404b。二維層404的第二表面404b可以與支承層402的第一表面402a直接物理接觸。此外，二維層404的第一表面404a可以與輔助層結(jié)構(gòu)408直接物理接觸。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層404的第一表面404a可以限定層結(jié)構(gòu)412的背對(duì)載體400的表面412s。此外，如圖4A和圖4B中所示，所述至少一個(gè)開口406可以限定或布置層結(jié)構(gòu)412的至少一個(gè)側(cè)壁412w。層結(jié)構(gòu)412的至少一個(gè)側(cè)壁412w可以沿垂直方向(例如垂直于層結(jié)構(gòu)412的表面412s)延伸。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以覆蓋層結(jié)構(gòu)412的表面412s，并且輔助層結(jié)構(gòu)408可以覆蓋層結(jié)構(gòu)412的至少一個(gè)側(cè)壁412w。換言之，輔助層結(jié)構(gòu)408可以與層結(jié)構(gòu)的表面412s和至少一個(gè)側(cè)壁412w直接物理接觸。因此，二維層404可以接合至輔助層結(jié)構(gòu)408。

圖4C在示意性截面圖中示出了例如在已經(jīng)執(zhí)行方法100的過程110、過程120以及過程130之后，在已經(jīng)執(zhí)行方法200的過程210、過程220以及過程230之后，或者在已經(jīng)執(zhí)行方法300的過程310、過程320、以及過程330之后的載體布置401c，用于說明多個(gè)不同的實(shí)施方案的方面。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，層結(jié)構(gòu)412的支承層402可以例如被完全移除。載體布置401c可以包括沒有填充固體材料的空白空間414，其中空白空間414可以通過移除(例如蝕刻掉)層結(jié)構(gòu)412的支承層402來布置。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層404可以通過輔助層結(jié)構(gòu)408與載體400間隔開。因此，在執(zhí)行移除支承層402的濕法蝕刻工藝期間，二維層404可以不游離開。此外，輔助層結(jié)構(gòu)408可以用于使二維層404落在載體400的第一表面400a上的限定位置處。

如圖4B和圖4C中所示，輔助層結(jié)構(gòu)408可以與載體400的第一表面400a直接物理接觸，其中輔助層結(jié)構(gòu)408接觸載體400的第一表面400a的位置可以由移除支承層402之前布置在層結(jié)構(gòu)412中的至少一個(gè)開口406限定。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，移除支承層402可以包括至少部分地使二維層404的第二表面404b露出。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以延伸穿過二維層404。載體400的第一表面400a可以面對(duì)二維層404的第二表面404b，使得可以通過移除輔助層結(jié)構(gòu)408(參見圖9A至圖9C)和/或使輔助層結(jié)構(gòu)408變形(參見圖6I)來執(zhí)行二維層404至載體400的第一表面400a的面對(duì)面的轉(zhuǎn)移。

與參照?qǐng)D4A至圖4C中所述的載體布置類似，圖5A、圖5B、以及圖5C在示意性截面圖中分別示出了例如在執(zhí)行方法100、方法200、或方法300期間的多個(gè)階段的載體布置501a、501b、501c，用于示出多個(gè)不同的實(shí)施方案的方面。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，層結(jié)構(gòu)412可以僅部分地覆蓋載體400。在這種情況下，載體的部分400p可以不包括層結(jié)構(gòu)412。這可以通過以下方式實(shí)現(xiàn)：僅在載體400的第一表面400a的一部分上方形成支承層402和二維層404，或者，通過利用層結(jié)構(gòu)412完全覆蓋載體400的第一表面400a，并且隨后，部分地移除(例如，圖案化)層結(jié)構(gòu)412以使載體400的至少一部分400p露出。

如圖5A和圖5B中所示，與圖4A至圖4C中描述的由至少一個(gè)開口限定的至少一個(gè)側(cè)壁412w類似，層結(jié)構(gòu)412可以具有被輔助層結(jié)構(gòu)408覆蓋的至少一個(gè)側(cè)壁412w。層結(jié)構(gòu)412的至少一個(gè)側(cè)壁412w可以沿垂直方向(例如垂直于二維層404)延伸。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以覆蓋層結(jié)構(gòu)412的表面412s，并且輔助層結(jié)構(gòu)408可以覆蓋層結(jié)構(gòu)412的至少一個(gè)側(cè)壁412w。換言之，輔助層結(jié)構(gòu)408可以與層結(jié)構(gòu)412的表面412s和至少一個(gè)側(cè)壁412w直接物理接觸。因此，二維層404可以接合至輔助層結(jié)構(gòu)408。舉例說明，層結(jié)構(gòu)412可以至少部分地被輔助層結(jié)構(gòu)408封裝。

如圖5C中所示，與圖4C中類似，層結(jié)構(gòu)412的支承層402可以例如完全移除。載體布置501c可以包括沒有填充固體材料的空白空間414，其中空白空間414可以通過移除(例如，蝕刻掉)層結(jié)構(gòu)412的支承層402來設(shè)置。因此，輔助層結(jié)構(gòu)408可以僅部分地封裝層結(jié)構(gòu)412，使得蝕刻劑(例如，濕法蝕刻劑)可以與支承層402接觸。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層404可以通過輔助層結(jié)構(gòu)408而與載體400間隔開。因此，在進(jìn)行移除支承層402的濕法蝕刻工藝期間，二維層404可不游離開。此外，輔助層結(jié)構(gòu)408可以用來使二維層404落到載體400的第一表面400a上的限定位置。

如圖5B和圖5C中所示，輔助層結(jié)構(gòu)408可以與載體400的第一表面400a直接物理接觸，其中輔助層結(jié)構(gòu)408接觸載體400的第一表面400a的位置可以由層結(jié)構(gòu)412的側(cè)向尺度限定。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層404的第二表面404b可以在已移除支承層402之后露出。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以不延伸穿過二維層404。載體400的第一表面400a可以面對(duì)二維層404的第二表面404b，使得可以通過移除輔助層結(jié)構(gòu)408(參見圖9A至圖9C)和/或使輔助層結(jié)構(gòu)408變形(參見圖6I)來進(jìn)行二維層404至載體400的第一表面400a的面對(duì)面的轉(zhuǎn)移。

圖6A至圖6I分別示出了如本文中所述根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案的在加工期間例如在執(zhí)行方法100或300期間在多個(gè)階段的載體400。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在第一加工階段600a，如圖6A中所示，載體400可以被支承層402覆蓋，并且可以在支承層402上方形成二維層404。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體400可以包括硅部600s(例如導(dǎo)電塊體硅)，以及介電部600d(例如，由二氧化硅或任何其他介電材料組成)，或者換言之，載體400可以具有由如已經(jīng)描述的介電材料組成的表面層600d。支承層402可以是銅層，并且二維層404可以是通過氣相沉積(例如，CVD或PVD)沉積在銅層上方的石墨烯單層或雙層。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在第二加工階段600b，如圖6B中所示，可以在二維層404上方形成第一輔助層608a(例如，第一聚合物層608a、抗蝕劑層608a、或者由任何其他適合材料組成的層)。在第一輔助層608a包括光致抗蝕劑的情況下，可以通過使第一輔助層608a部分地暴露于光650而圖案化第一輔助層608a。隨后，如圖6C中所示，可以移除第一輔助層608a的已經(jīng)暴露于光的部分。舉例說明，第一輔助層608a可以是已經(jīng)通過如半導(dǎo)體工業(yè)中通常使用的光刻工藝被圖案化的軟掩模。換言之，可以通過部分地移除第一輔助層608a而在第三加工階段600c部分地露出二維層404。舉例說明，如圖6C中所示，可以在二維層404上方提供圖案化的第一輔助層608b。可以存在各種其他工藝來在二維層404上方提供圖案化的第一輔助層608b，例如提供圖案化的硬掩模層608b。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如圖6D和圖6E中所示，通過圖案化的第一輔助層608b設(shè)置的一個(gè)或更多個(gè)開口606a可以限定形成在層結(jié)構(gòu)412中的至少一個(gè)開口406的位置。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如圖6D中所示，可以通過由圖案化的第一輔助層608b提供的一個(gè)或更多個(gè)開口606a而部分地露出二維層404，使得二維層404的露出的部分可以在第四加工階段600d被移除。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在二維層404是石墨烯層的情況下，可以使用氧等離子體蝕刻660來部分地移除二維層404。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，蝕刻工藝660可以配置成選擇性地移除二維層404的一個(gè)或更多個(gè)露出的部分。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如圖6E中所示，可以通過布置在第一輔助層608a和二維層404中的一個(gè)或更多個(gè)開口606b而部分地露出支承層402，使得支承層402的露出的部分可以在第五加工階段600e被移除。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在支承層402是銅層的情況下，可以使用干法蝕刻或濕法蝕刻來部分地移除支承層402，例如使用酸作為蝕刻劑，例如HCl、HNO₃、FeCl₃中至少之一、或任何其他適合蝕刻劑。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝可以配置成選擇性地移除支承層402的一個(gè)或更多個(gè)露出的部分。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，如圖6D和圖6E中所示，層結(jié)構(gòu)412可以被圖案化，或者換言之，可以在層結(jié)構(gòu)412中布置一個(gè)或更多個(gè)開口406，如本文中所述。由此，載體400(例如，載體400的介電部600d)可以部分地露出。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在第六加工階段600f，如圖6F中所示，可以在圖案化的第一輔助層608b上方形成第二輔助層608c，第二輔助層608c也可以填充設(shè)置在層結(jié)構(gòu)412中的一個(gè)或更多個(gè)開口406。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，圖案化的第一輔助層608b和第二輔助層608c可以一起形成輔助層結(jié)構(gòu)408，如本文中所述。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，第二輔助層608c可以包括聚合物、抗蝕劑、或任何其他適合材料，或可以由其組成。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，第一輔助層608a和第二輔助層608c可以由非常相同的材料或者不同的材料組成。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以由任意適合的材料(例如，金屬、聚合物、抗蝕劑等)形成，其中輔助層結(jié)構(gòu)408的材料可以被選擇，使得可以選擇性移除支承層402，這意味著基本上不移除輔助層結(jié)構(gòu)408。此外，輔助層結(jié)構(gòu)408的材料可以被選擇為使得可以選擇性移除輔助層結(jié)構(gòu)408，這意味著基本上不移除二維層404和載體400的材料。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在第七加工階段600g，如圖6G中所示，可以例如通過濕法蝕刻劑670來移除支承層402?？梢酝ㄟ^輔助層結(jié)構(gòu)408來承載二維層404。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以形成在載體400上方延伸的橋結(jié)構(gòu)，其中二維層404保持與載體400間隔開預(yù)定位置，如圖6H中所示。

二維層404可以與輔助層結(jié)構(gòu)408例如與圖案化的第一輔助層608b直接接觸。如圖6H中所示，可以通過移除支承層402露出二維層404。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層402的厚度在加工時(shí)可以不受限制，如本文中所述。支承層402可以包括厚度大于約0.5μm或1μm的銅層，例如，厚度在約0.5μm至約10μm、約1μm至約10μm、或約2μm至約10μm的范圍內(nèi)的銅層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在已經(jīng)移除支承層402之后，支承層402的厚度可以限定二維層404與載體400的表面之間的距離690(例如，在約0.5μm至約10μm、約1μm至約10μm、或約2μm至約10μm的范圍內(nèi))。

輔助層結(jié)構(gòu)408的兩個(gè)相鄰柱(例如，輔助層結(jié)構(gòu)408的與載體400接觸的部分，參見圖6H)之間的距離680可以大于約100μm，例如，在約100μm至約10mm，或者大于約10mm的范圍內(nèi)。用于提供輔助層結(jié)構(gòu)408的材料和層厚度可以限定輔助層結(jié)構(gòu)408的相鄰柱之間的適合距離。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以具有在約1μm至約10μm的范圍內(nèi)的厚度。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在進(jìn)一步的加工階段600i處，如圖6I中所示，輔助層結(jié)構(gòu)408可以變形，使得二維層404與載體400的表面直接物理接觸。然而，也可以完全或部分地移除輔助層結(jié)構(gòu)408，以使二維層404與載體400的表面直接物理接觸。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層402(例如，還有載體400)可以被選擇以在高達(dá)約400℃至約1000℃的范圍內(nèi)的臨界溫度下是溫度穩(wěn)定的。因此，可以例如在低于支承層402的臨界溫度下通過直接沉積或通過等離子體輔助沉積來形成二維層404例如石墨烯層。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以暫時(shí)用來保持二維層404。換言之，在二維層404已經(jīng)從支承層402(例如，從支承層402的第一表面402a，參見圖4A和圖4B)轉(zhuǎn)移至載體400(例如，至載體的第一表面400a，參見圖10)之后，可以完全移除輔助層結(jié)構(gòu)408。

如圖6H中所示，可以通過移除支承層402露出二維層404，并且因此，可以執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)清潔工藝來移除金屬污染物。因此，對(duì)于二維層404可以實(shí)現(xiàn)金屬雜質(zhì)的預(yù)定濃度指標(biāo)。

如圖6I中所示，在移除濕法蝕刻劑670之后(或者，在已經(jīng)進(jìn)行至少一個(gè)濕法清潔工藝的情況下，在移除濕清潔液體之后)，二維層404可以與載體400的介電部400d接觸。接觸可以首先在載體400的中間(相對(duì)于側(cè)向方向)建立。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408的小的彎曲可足以使二維層404與載體400接觸。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以在載體400的中間(相對(duì)于側(cè)向方向)觸發(fā)用于將二維層404粘附至載體的接合工藝。這樣的接合工藝可以在用于硅晶片接合的標(biāo)準(zhǔn)晶片接合工具中進(jìn)行。

如圖7中所示，輔助層結(jié)構(gòu)408的柱708可以在載體400的外邊緣區(qū)域處布置，其中載體400可以為例如晶片。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408的柱708可以布置在晶片400的切口區(qū)中。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，也可以在沒有圖6A至圖6E中所述的圖案化工藝的情況下形成輔助層結(jié)構(gòu)408(例如，聚合物橋408)。因此，可以使用銅來形成支承層402，其中銅層402的厚度可以被選擇為例如小于約1μm(例如在約0.1μm至約1μm的范圍內(nèi))，使得可以在銅層402中設(shè)置孔。石墨烯層404可以例如僅在銅層402的表面上(參見圖8)，而不在銅層402中的孔上方。然而，與如前所述使用較厚的支承層402的加工相比，這可導(dǎo)致石墨烯層404較高的缺陷密度。

圖8示出了厚度小于約1μm(例如在約0.1μm至約0.5μm的范圍內(nèi))的銅層402的頂視圖，使得由于在載體400上方沉積銅層402之后的冷卻期間的熱壓縮而可以在銅層402中設(shè)置孔。

如圖9A、圖9B和圖9C中所示，可以通過使用各種工藝來進(jìn)行輔助層結(jié)構(gòu)408的移除，并且因此，將二維層404轉(zhuǎn)移至載體400。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以包括例如聚合物或者可以在中等溫度例如低于400℃下被蒸發(fā)的任何其他材料，使得可以通過加熱900a載體400和/或輔助層結(jié)構(gòu)408來移除輔助層結(jié)構(gòu)408。舉例說明，輔助層結(jié)構(gòu)408可以被熱蒸發(fā)，使得二維層404與載體400接觸(參見圖9A和圖10)。輔助層結(jié)構(gòu)408可以由可以在約300℃下分解而沒有任何殘留物的PMMA組成。

或者，輔助層結(jié)構(gòu)408可以包括例如聚合物，或者可以在對(duì)應(yīng)溶劑中(例如，在基于丙酮的溶劑中)溶解的任何其他材料，使得可以通過使用氣體形式900b(參見圖9B和圖10)或液體形式900c(參見圖9C和圖10)的溶劑來移除輔助層結(jié)構(gòu)408。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)408可以包括例如金屬、準(zhǔn)金屬、或可以被選擇性蝕刻掉的任何其他材料，這意味著基本上不用移除二維層404和載體400，使得可以通過蝕刻工藝?yán)绺煞ㄎg刻或濕法蝕刻移除輔助層結(jié)構(gòu)408。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，通過移除輔助層結(jié)構(gòu)408，二維層404可以布置在載體400的表面400a上，如圖10中所示。為了更好的說明，二維層404在附圖中被示為與支承層402、輔助層結(jié)構(gòu)408和/或載體400間隔開；然而，二維層404分別與支承層402、輔助層結(jié)構(gòu)408和/或載體400直接接觸。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，可以通過CVD爐工藝形成包括銅的支承層402，其中在CVD爐工藝期間還對(duì)載體400進(jìn)行退火。因此，在載體400中可以發(fā)現(xiàn)銅污染物。此外，如果銅層形成得太薄，則在退火工藝期間在銅層中可以形成孔(參見圖8)?？梢酝ㄟ^痕量分析來檢測(cè)載體400中的銅污染物。在晶片級(jí)別下，可以在二維層404中發(fā)現(xiàn)開口，這是因?yàn)檩o助層結(jié)構(gòu)408可以在轉(zhuǎn)移期間延伸穿過二維層404。

如圖11中所示，載體400可以包括在載體的第一表面400a處露出的至少一個(gè)嵌入電極1100，第一表面400a面對(duì)二維層404。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體400可以包括設(shè)置在載體400的表面區(qū)域中的至少一個(gè)金屬化結(jié)構(gòu)1100或金屬化層1100，該表面區(qū)域面對(duì)二維層404。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，一種用于加工載體的方法可以包括：在載體上方形成或設(shè)置層結(jié)構(gòu)，層結(jié)構(gòu)包括支承層和設(shè)置在支承層上方(或直接設(shè)置于支承層上)的二維層，其中層結(jié)構(gòu)具有使部分載體露出的至少一個(gè)開口(或其中層結(jié)構(gòu)具有延伸穿過支承層以及穿過二維層的至少一個(gè)開口)；形成輔助層結(jié)構(gòu)，其中輔助層結(jié)構(gòu)至少部分地(例如，部分地或完全地)覆蓋層結(jié)構(gòu)并且至少部分地(例如，部分地或完全地)填充至少一個(gè)開口；以及移除層結(jié)構(gòu)的支承層。因此，二維層可以通過輔助層結(jié)構(gòu)與載體間隔開。換言之，在二維層與載體之間設(shè)置有空白空間，其中該空白空間不包含固體材料。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)可以從層結(jié)構(gòu)的表面延伸進(jìn)入層結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)開口中，使得至少一個(gè)開口至少部分地(例如，部分地或完全地)被輔助層結(jié)構(gòu)或者換言之被輔助層結(jié)構(gòu)的材料填充。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，層結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)開口可以包括相鄰于二維層的第一開口區(qū)域和相鄰于支承層的第二開口區(qū)域。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)可以從層結(jié)構(gòu)的表面延伸至少穿過第一開口區(qū)域。換言之，輔助層結(jié)構(gòu)可以從層結(jié)構(gòu)的表面延伸至少進(jìn)入第二開口區(qū)域中，使得第二開口區(qū)域至少部分地(例如，部分地或完全地)被輔助層結(jié)構(gòu)填充，或者換言之被輔助層結(jié)構(gòu)的材料填充。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)或輔助層結(jié)構(gòu)的材料可以或可以不覆蓋層結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)開口的側(cè)壁。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)可以以線形結(jié)構(gòu)的方式覆蓋層結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)開口的側(cè)壁和底部。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)可以部分地或完全覆蓋層結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)開口的底部(例如，載體露出部分的表面)。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)可以部分地或完全覆蓋層結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)開口的側(cè)壁(例如，層結(jié)構(gòu)的通過設(shè)置在層結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)開口露出的側(cè))。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)可以至少部分地封裝二維層。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層可以包括至少一個(gè)石墨烯片，例如一個(gè)石墨烯片，例如兩個(gè)、三個(gè)、或多于三個(gè)的石墨烯片。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層可以包括至少一個(gè)石墨烯單層，例如一個(gè)石墨烯單層，例如兩個(gè)、三個(gè)、或多于三個(gè)的石墨烯單層。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層是導(dǎo)電支承層或半導(dǎo)電支承層中的至少之一。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層可以包括催化金屬。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層可以具有大于0.5μm或1μm的厚度。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層可以是具有大于約0.5μm或1μm的厚度的銅層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層可以具有大于約2μm的厚度。作為一個(gè)示例，支承層可以是具有大于約2μm的厚度的銅層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，支承層可以是具有在約0.5μm至約5μm、約1μm至約5μm、或約2μm至約5μm的范圍內(nèi)的厚度的催化金屬層。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括介電材料。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括下面的材料組中的至少一種材料：氧化物、氮化物、或碳化物。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括介電材料。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括下面的材料組中的至少一種材料：氧化硅、氮化硅(Si₃N₄)、碳化硅(SiC)、氧化鋁(Al₂O₃)、氧化鉿(HfO₂)、或氧化鋯(ZrO₂)。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括在載體的面對(duì)二維層的表面處露出的至少一個(gè)嵌入電極。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，載體可以包括設(shè)置在載體的面對(duì)二維層的表面區(qū)域中的至少一個(gè)金屬化結(jié)構(gòu)或金屬化層。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，用于加工載體的方法還可以包括：在移除支承層之后(例如，以使二維層與載體的表面物理接觸)，進(jìn)行使輔助層結(jié)構(gòu)變形或至少部分地移除輔助層結(jié)構(gòu)中的至少之一。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，輔助層結(jié)構(gòu)可以包括聚合物例如PMMA。或者，輔助層結(jié)構(gòu)可以包括任何其他適合材料，例如金屬、金屬氮化物、金屬氧化物等。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，形成輔助層結(jié)構(gòu)可以包括通過輔助層結(jié)構(gòu)的部分來接觸載體的露出的部分。換言之，輔助層結(jié)構(gòu)可以與載體直接物理接觸。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在載體上方形成或設(shè)置層結(jié)構(gòu)可以包括：在載體上方形成支承層；在支承層上方形成二維層；以及部分地移除二維層和支承層以提供使部分載體露出的至少一個(gè)開口。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在載體上方形成或設(shè)置層結(jié)構(gòu)可以包括：在載體上方沉積支承層；在支承層上方沉積二維層；以及圖案化二維層和支承層以提供使部分載體露出的至少一個(gè)開口。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，形成輔助層結(jié)構(gòu)可以包括：形成第一輔助層；圖案化第一輔助層以提供用于部分地移除二維層和支承層的掩模層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，形成第一輔助層可以包括任何類型的沉積工藝，例如PVD、CVD、旋涂、浸涂、噴涂等。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，在載體上方形成或設(shè)置層結(jié)構(gòu)可以包括：在載體上方部分地形成支承層(例如，銅層)，使得在支承層中提供使部分載體露出的至少一個(gè)開口；以及在支承層上方形成二維層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，形成支承層可以包括：在載體上方沉積金屬(例如，銅)并且執(zhí)行熱處理，使得在支承層中提供至少一個(gè)開口(也稱為一個(gè)或更多個(gè)孔)。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，形成輔助層結(jié)構(gòu)可以包括：形成覆蓋二維層并且填充至少一個(gè)開口的單個(gè)輔助層。根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，形成單個(gè)輔助層可以包括任何類型的沉積工藝，例如PVD、CVD、旋涂、浸涂、噴涂等。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，一種用將設(shè)置在第一層(例如，支承層)的表面上的二維層(例如，石墨烯層)轉(zhuǎn)移至第二層(例如，載體)的表面的方法可以包括：形成轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)(也稱為輔助層結(jié)構(gòu))，其至少部分地覆蓋二維層并且至少部分地覆蓋第一層的至少一個(gè)側(cè)壁；使第二層的表面與轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)物理接觸，其中第一層設(shè)置在第二層與二維層之間；以及隨后，移除第一層；以及隨后，進(jìn)行使轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)變形或移除轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)中的至少之一，以使二維層與第二層的表面物理接觸。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，二維層可以包括至少一個(gè)石墨烯片。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，第一層可以是導(dǎo)電層或半導(dǎo)電層中的至少之一。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，第二層可以是設(shè)置在晶片上的介電層或介電晶片中的至少之一。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)可以包括在基本上不移除二維層或載體的情況下允許選擇性地移除第一層的轉(zhuǎn)移材料。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，第一層的至少一個(gè)側(cè)壁是設(shè)置在第一層中的至少一個(gè)開口的內(nèi)側(cè)壁或第一層的至少一個(gè)外側(cè)壁中的至少之一。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，一種用于將設(shè)置在催化層的表面上的石墨烯層轉(zhuǎn)移至介電層的表面的方法，其中介電層與催化層物理接觸，所述方法可包括：形成延伸穿過石墨烯層以及穿過催化層至介電層的表面的至少一個(gè)開口；形成覆蓋石墨烯層并且填充至少一個(gè)開口的轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)，其中轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)與介電層物理接觸；以及隨后，移除催化層；以及隨后，進(jìn)行使轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)變形或移除轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)中的至少之一，以使石墨烯層與介電層的表面物理接觸。

根據(jù)多個(gè)不同的實(shí)施方案，轉(zhuǎn)移層結(jié)構(gòu)可以至少部分地封裝石墨烯層。

雖然已經(jīng)參照具體實(shí)施方案特別示出并且描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，可以在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種形式和細(xì)節(jié)的修改。本發(fā)明的范圍由此由所附權(quán)利要求所指示，并且因此旨在包括落入權(quán)利要求等同內(nèi)容的含義和范圍的所有變化。