(57)【要約】【課題】グラフェンを電界効果による電気伝導の制御が可能な状態にさせることができ、大規模集積回路製造におけるスループットの向上、更にはオン電流の増大に寄与する。【解決手段】グラフェントランジスタの製造方法であって、絶縁膜１１上に形成された単層又は複数層のグラフェン１２に対し、トランジスタのチャネル領域とすべき部分に、ヘリウムイオンビームを２×１０15〜１×１０16［ions／cm2］の範囲で照射し、次いでグラフェン１２のチャネル領域上に絶縁膜１５及び金属電極１６を積層することでゲート構造部を形成する。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁膜上に形成された単層又は複数層のグラフェンに対し、トランジスタのチャネル領域とすべき部分に、ヘリウムイオンビームを２×１０15〜１×１０16［ions／cm2］の範囲で照射する工程と、
前記グラフェンの前記チャネル領域上に絶縁膜及び金属電極を積層することでゲート構造部を形成する工程と、
を含むことを特徴とするグラフェントランジスタの製造方法。
【請求項２】
絶縁膜上に形成された単層又は複数層のグラフェン上に、絶縁膜及び金属電極の積層構造からなる２つのゲート構造部を相互に平行に形成する工程と、
前記グラフェンの前記２つのゲート構造部間に、ヘリウムイオンを２×１０15〜１×１０16［ions／cm2］の範囲で照射する工程と、
を含むことを特徴とするグラフェントランジスタの製造方法。
【請求項３】
絶縁膜上に形成された薄膜の金属触媒層上にグラフェンを形成し、且つ前記グラフェンのトランジスタを形成する部分を残して、前記グラフェン及び前記金属触媒層を除去する工程と、
前記グラフェン上に、絶縁膜及び金属電極の積層構造からなる２つのゲート構造部を相互に平行に形成する工程と、
前記グラフェンの前記２つのゲート構造部間に、ヘリウムイオンを２×１０15〜１×１０16［ions／cm2］の範囲で照射する工程と、
前記２つのゲート構造部間の領域の前記金属触媒層を除去する工程と、
を含むことを特徴とするグラフェントランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記絶縁膜上のグラフェンは、前記絶縁膜上に前記グラフェンを貼り付けることにより形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のグラフェントランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記ヘリウムイオンビームを照射する工程は、前記チャネル領域とすべき部分の前記グラフェンを除く他の部分を保護膜で被覆した後に行い、前記ゲート構造部を形成する工程は、前記保護膜を除去した後に行うことを特徴とする請求項１記載のグラフェントランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記グラフェン上に、前記トランジスタのチャネル領域とすべき部分を挟んでソース及びドレイン電極を形成する工程を、更に有することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のグラフェントランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記ヘリウムイオンビームを照射する工程は、前記２つのゲート構造部間を除く他の部分を保護膜で被覆した後に行うことを特徴とする請求項２又は３に記載のグラフェントランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記グラフェンを、前記金属触媒層上に化学的気相堆積法により形成することを特徴とする請求項３記載のグラフェントランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、グラフェンをチャネルに用いたグラフェントランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
グラフェンは、200,000Ｖｓ／ｃｍ2 以上の高い電子及び正孔移動度を示す炭素の単原子膜であり、その特徴からポストシリコン世代の大規模集積回路を構成するトランジスタのチャネル材料として有望とされる。しかしながら、グラフェンには、シリコンやゲルマニウム等の他の半導体材料に存するエネルギーバンドギャップを有さないことから、電流の流れない状態、即ちオフ状態、を生成することができない。
【０００３】
グラフェンの電気伝導を制御可能にする方法として、グラフェンに対する化学的修飾（ドーピング）により、原子サイズの局所的なポテンシャル変調を与えることで電子状態を変化させる方法が知られており、理論的な検討がなされている。この方法には、グラフェン表面に水素や酸素、水酸基、弗素、炭化水素等の原子や分子を物理吸着させるもの（例えば、非特許文献１参照）や、グラフェンの結晶に原子サイズの空孔等の欠陥を導入するもの（例えば、非特許文献２参照）がある。
【０００４】
これらのうち、原子や分子を物理的に吸着させるものは、多くの実験的研究がなされており、低温にて多少のオフ状態を得るに至っている。しかし、これらの吸着物は熱や電子線、光等の刺激により不安定になり、容易に脱離、或いは移動してしまい、大規模集積回路への応用には向かない。
【０００５】
一方、グラフェン格子に原子サイズの空孔を形成する方法は、これらの不安定性の問題がなく、従って工業的に望ましい形態のグラフェンの素子化技術であると言える。しかし、グラフェン格子に対する原子サイズの空孔（欠陥）の導入はラマン分光等の実験により確認されているものの、これらの欠陥による電気伝導制御は成功していないのが現状である。一方、電子線の照射による欠陥導入も検討されているが、欠陥の生成を確認するのみで、明確な電気伝導制御には至っていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】D. W. Boukhvalov and M.I. Katsnelson, Journal of Physics: Condens. Matter 21, p344205 (2009).
【非特許文献２】F. Banhart, et al., ACS Nano 5, p26 (2011).
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
発明が解決しようとする課題は、グラフェンを電界効果による電気伝導の制御が可能な状態にさせることができ、大規模集積回路製造におけるスループットの向上、更にはオン電流の増大に寄与し得るグラフェントランジスタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態のグラフェントランジスタの製造方法は、絶縁膜上に形成された単層又は複数層のグラフェンに対し、トランジスタのチャネル領域とすべき部分に、ヘリウムイオンビームを２×１０15〜１×１０16［ions／cm2］の範囲で照射する工程と、前記グラフェンの前記チャネル領域上に絶縁膜及び金属電極を積層することでゲートを形成する工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係わるグラフェントランジスタの概略構成を示す平面図と断面図。
【図２】第１の実施形態に係わるグラフェントランジスタの製造工程を示す断面図。
【図３】Ｈｅイオンを照射処理されたグラフェンの、室温における電流のオン・オフ特性を示す図。
【図４】第２の実施形態に係わるグラフェントランジスタの概略構成を示す平面図と断面図。
【図５】第２の実施形態に係わるグラフェントランジスタの製造工程を示す断面図。
【図６】第３の実施形態に係わるグラフェントランジスタの概略構成を示す平面図と断面図。
【図７】第３の実施形態に係わるグラフェントランジスタの製造工程を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施形態のグラフェントランジスタの製造方法を、図面を参照して説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１（ａ）（ｂ）は、第１の実施形態に係わるグラフェントランジスタの概略構成を説明するためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ａ−Ａ’断面図である。
【００１２】
Ｓｉ基板１０上にシリコン酸化膜等の絶縁膜１１が形成され、この絶縁膜１１上に単層又は複数層のグラフェン１２が形成されている。グラフェン１２の一部上にはゲート絶縁膜１５を介してゲート電極１６が形成されている。さらに、グラフェン１２の両側にはソース／ドレイン電極１３，１４が形成されている。そして、グラフェン１２が電界による電気伝導制御が可能となり、上記構成でグラフェン１２をチャネルとしたＭＯＳ構造のトランジスタとなっている。
【００１３】
図２（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態のグラフェントランジスタの製造工程を示す断面図である。
【００１４】
まず、図２（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０上に形成されたシリコン酸化膜等の絶縁膜１１上に、単層又は複数層のグラフェン１２を形成する。このグラフェン１２の形成に際してはＣＶＤ法で形成しても良いし、別の支持基板上に形成されたグラフェンを貼り付けるようにしても良い。その後、絶縁膜１１上のグラフェン１２に対して、トランジスタを形成する部分を残して、その他の部分のグラフェン１２を酸素プラズマ等の照射により除去する。
【００１５】
次いで、図２（ｂ）に示すように、ソース電極１３及びドレイン電極１４をリフトオフ法等の手法により形成する。具体的には、ソース／ドレイン領域に開口を有するパターンにレジストを形成した後、全面に金属材料を堆積する。その後、レジストを除去することにより、ソース／ドレイン領域のみの金属材料を残す。なお、リフトオフ法を用いる理由はグラフェン１２のダメージを最小にするためであるが、グラフェン１２のダメージが問題とならない場合は、金属材料を形成した後にソース／ドレイン形状にＲＩＥで加工しても良い。
【００１６】
次いで、図２（ｃ）に示すように、トランジスタのチャネルとなる部分のグラフェン１２を残して、他の部分をレジスト等の保護膜１７で被覆した後に、Ｈｅイオン（He+）ビームを２×１０15〜１×１０16［ions／ｃｍ2］の範囲で照射する。これにより、グラフェン１２にトランスポートギャップを生成し、電界効果による電気伝導の制御が可能な状態にさせることができる。
【００１７】
これ以降は、保護膜１７を除去した後に、チャネル領域上に酸化アルミニウム等のゲート絶縁膜１５と金等の金属電極１６を積層することでゲート部を形成することにより、前記図１に示す構造のグラフェントランジスタが得られる。ゲート部の形成に際して、保護膜１７を用いたリフトオフでゲート絶縁膜１５及びゲート電極１６を形成するようにしても良い。
【００１８】
ここで、グラフェンを、電界効果による電気伝導の制御が可能な状態にさせることができる理由について説明する。Ｈｅイオンビームを照射することでグラフェンの結晶構造を局所的に変化させ、従って電子系に対して局所的なポテンシャルの乱れを与える。これらの乱れたポテンシャルに起因した電子状態の擾乱によりグラフェン結晶全体に亘ってトランスポートギャップエネルギーを生成させることで、電界効果による電流値の制御を可能にする。
【００１９】
本発明者らは、電界で加速されたＨｅイオンビームを、グラファイトから機械的に剥離されシリコン酸化膜上に張り付けられた単層グラフェンに対して照射した。そして、得られたグラフェンにおいて、ゲートバイアスによる電荷密度制御のもとで電気伝導を測定した。その結果、図３に示すように、室温かつ真空中にて、約２桁の電流のオン・オフ比を確認した。このときのＨｅイオン照射量は、８．７×１０15 ions／ｃｍ2 とした。
【００２０】
なお、Ｈｅイオンの照射量の望ましい範囲は、２．０×１０15 ions／ｃｍ2 乃至１．０×１０16 ions／ｃｍ2 の範囲である。これは、本発明者らの実験及び研究によって明らかとなったもので、次のような理由による。即ち、Ｈｅイオン照射量が２．０×１０15 ions／ｃｍ2 よりも少なくなると、バックゲート電圧によらず常に電流が流れ、十分なオン・オフ比が得られなくなる。また、Ｈｅイオン照射量が１．０×１０16 ions／ｃｍ2 よりも多くなると、バックゲート電圧によらずドレイン電流が小さな値となり、常にオフ状態となるためである。そして、これらの結果は、単層に限らず複数層のグラフェンにおいても同様である。
【００２１】
即ち、Ｈｅイオン照射量を、２．０×１０15 ions／ｃｍ2 乃至１．０×１０16 ions／ｃｍ2 の範囲に設定することにより、リソグラフィーによるトップダウンの製造方法によるグラフェンの、室温における電界効果による電気伝導制御が初めて可能となり、従ってトランジスタ素子を形成することができる。この方法により、グラフェントランジスタが通常のフォトリソグラフィー法とイオン照射によって、ウェハ全面に対する一括処理で作製可能となる。
【００２２】
このように本実施形態によれば、トランジスタのチャネル領域とすべき部分にＨｅイオンを照射することにより、室温における電界効果による電気伝導制御を可能にし、トランジスタ素子を形成することができる。そしてこの場合、グラフェントランジスタが、ウェハ全面に対する一括処理で作製可能となる。これは、通常は電子線リソグラフィー等の手法による極微細構造を必要とするグラフェンナノリボンの作製に比較して、本実施形態による製造方法を用いることにより、大規模集積回路製造におけるスループットが大いに向上することを意味する。また、本実施形態の方法により形成されたチャネルの構造をとることにより、グラフェンナノリボンと比較して、同一の素子面積で比較して、電荷の流れる経路が格段に広くなるため、オン電流の増大に寄与することが可能となる。
【００２３】
（第２の実施形態）
図４（ａ）（ｂ）は、第２の実施形態に係わるグラフェントランジスタの概略構成を説明するためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｂ−Ｂ’断面図である。なお、図１と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００２４】
本実施形態が先に説明した第１の実施形態と異なる点は、ソース／ドレイン領域間に２本のゲートを設けたことにある。
【００２５】
グラフェン１２上には、２組のトップゲート（ゲート構造部）２１，２２が、ソース／ドレイン間を分断する方向に相互に平行配置されている。各々のトップゲート２１，２２は、第１の実施形態と同様に酸化アルミニウム等のゲート絶縁膜１５と金等の金属を用いたゲート電極１６で構成されている。
【００２６】
図５（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態の製造工程を示す断面図である。
【００２７】
まず、図５（ａ）に示すように、シリコン酸化膜等の絶縁膜１１上に形成された単層又は複数層のグラフェン１２に対して、トランジスタを形成する部分を残して、その他の部分のグラフェン１２を酸素プラズマ等の照射により除去する。
【００２８】
次いで、図５（ｂ）に示すように、ソース電極１３及びドレイン電極１４をリフトオフ法等の手法により形成する。ここまでの工程は、第１の実施形態と同様である。
【００２９】
次いで、図５（ｃ）に示すように、２つのトップゲート２１，２２をリフトオフ法等の手法を用いて形成する。具体的には、ゲート部に開口を有するパターンにレジストを形成した後、全面にゲート絶縁膜材料と金属膜を堆積する。その後、レジストを除去することにより、ゲート部のみに絶縁膜及び金属膜を残すことにより、トップゲート２１，２２を形成する。
【００３０】
即ち、ゲート絶縁膜１５とゲート電極１６からなる２組のトップゲート（ゲート構造部）２１，２２を、ソース／ドレイン間を分断する方向に２本、平行に形成する。この際、２本のゲートの間隔は素子の性能の要請から決められる。即ち、ゲート間隔が短すぎるとソース／ドレイン間のトンネル電流が大きくなりすぎるため、間隔は１ｎｍ以上あると良い。一方、ゲート間隔が長すぎるとチャネルの抵抗が高くなり、回路の動作速度が低下するので、ゲート間隔は１００ｎｍ以下、望ましくは２０ｎｍ以下がよい。
【００３１】
次いで、図５（ｄ）に示すように、２つのトップゲート２１，２２間のグラフェン領域を残して他の部分をレジスト等の保護膜１７で被覆する。そして、保護膜１７をマスクに用いて、グラフェン１２にＨｅイオンを照射する。この際、２つのトップゲート２１，２２の一部分も保護膜として作用する。Ｈｅイオンの照射量は、先に説明したように２．０×１０15 ions／ｃｍ2 乃至１．０×１０16 ions／ｃｍ2 の範囲であればよく、例えば５．０×１０15 ions／ｃｍ2である。
【００３２】
これ以降は、保護膜１７を除去することで、前記図４に示す構造のグラフェントランジスタが得られることになる。
【００３３】
本実施形態のように、ソース／ドレイン間を分断する方向に２本のトップゲート２１，２２を形成した構成においては、トップゲート２１，２２の印加電圧により、トランジスタのオン・オフを制御することができる。さらに、トップゲート２１，２２に逆方向の電圧を印加することにより、２つのゲート２１，２２の間に存するエネルギーバンドギャップがポテンシャル障壁となり、高いポテンシャル障壁により確実なオフ状態を得ることができる。
【００３４】
このように本実施形態によれば、グラフェン１２上に２本のトップゲート２１，２２を有する構造において、トップゲート２１，２２間にＨｅイオンビームを２．０×１０15 ions／ｃｍ2 乃至１．０×１０16 ions／ｃｍ2 の範囲で照射することにより、グラフェン１２に対して電界効果による電気伝導制御が可能となる。従って、先の第１の実施形態と同様に、グラフェントランジスタ素子を形成することができ、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
【００３５】
（第３の実施形態）
図６（ａ）（ｂ）は、第３の実施形態に係わるグラフェントランジスタの概略構成を説明するためのもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の矢視Ｃ−Ｃ’断面図である。なお、図１及び図２と同一部分には同一符号を付して、その詳しい説明は省略する。
【００３６】
絶縁基板３０上に、矩形状の金属触媒の薄膜４１，４２が、後述するトランジスタのソース・ドレイン方向に一定距離離して形成されている。ここで、薄膜４１がソース側、薄膜４２がドレイン側とする。各々の金属触媒薄膜４１，４２の対向領域の反対側にそれぞれ、例えば金等のコンタクト（ソース／ドレイン電極）１３，１４が形成されている。そして、金属触媒薄膜４１，４２の表面上に、薄膜４１，４２間を跨ぐように１〜１０層の膜厚のグラフェン１２が形成されている。従って、グラフェン１２は薄膜４１，４２間で宙吊り構造となっている。なお、絶縁基板３０は基板そのものが絶縁体であっても良いし、半導体又は導電性の基板上にシリコン酸化膜或いはサファイア等の絶縁膜を形成したものであっても良い。
【００３７】
グラフェン１２上に、２組のトップゲート（ゲート構造部）２１，２２が、ソース／ドレイン間を分断する方向に相互に平行に形成されている。トップゲート２１，２２は、第１の実施形態と同様に、酸化アルミニウム等のゲート絶縁膜１５と金等の金属を用いたゲート電極１６で形成されている。
【００３８】
図７（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態のグラフェントランジスタの製造工程を示す断面図である。
【００３９】
まず、図７（ａ）に示すように、絶縁基板３０上に、グラフェン成長のための触媒となる金属、例えば銅等の薄膜４０を堆積する。その後、例えばＲＩＥ（反応性イオンエッチング）等の手法にて、例えば矩形などの所望の形状の領域のみ薄膜４０が残るようにエッチング工程を施し、金属触媒薄膜４０のメサ構造を形成する。この矩形メサ構造の金属触媒薄膜４０に対してその両端に、例えば金等のコンタクト１３，１４を形成した後に、金属触媒薄膜４０の表面上に、化学的気相成長法等の既知の方法にて１層乃至１０層の膜厚のグラフェン１２を形成させる。具体的には、例えばエチレンやアセチレンのガスを用いて金属触媒薄膜４０の表面上にカーボンを析出させるようにする。
【００４０】
なお、金属触媒上に形成するグラフェンは、絶縁層上に形成するグラフェンと比較して格段に作りやすく、より工業的に現実的なものである。また、グラフェン１２の成長工程は、コンタクト１３，１４の形成工程前でも良く、更に金属触媒薄膜４０のメサ加工の前でも良い。
【００４１】
次いで、図７（ｂ）に示すように、例えば酸化アルミニウム等の絶縁膜と金等の金属膜を積層した後に、これらをＲＩＥ等でゲート構造に加工することにより、２組のトップゲートを形成する。即ち、ゲート絶縁膜１５とゲート電極１６から成る２組のトップゲート２１，２２を、ソース／ドレイン間を分断する方向に二本、平行に形成する。この際、２本のゲートの間隔は素子の性能の要請から決められる。即ち、ゲート間隔が短すぎるとソース／ドレイン間のトンネル電流が大きくなり過ぎるため、間隔は１ｎｍ以上あるとよい。一方、ゲート間隔が長過ぎるとチャネルの抵抗が高くなり、回路の動作速度が低下するので、ゲート間隔は１００ｎｍ以下、望ましくは２０ｎｍ以下がよい。
【００４２】
なお、トップゲート２１，２２は、第２の実施形態と同様に、リフトオフ法で形成するようにしても良い。
【００４３】
次いで、図７（ｃ）に示すように、トランジスタのチャネルとなる部分のグラフェン１２を残して、他の部分をレジスト等の保護膜１７で被覆した後に、保護膜１７をマスクに用いて、グラフェン１２にＨｅイオンを照射する。この際、２つのトップゲート２１，２２の一部分も保護膜として作用する。Ｈｅイオンの照射量は、先に説明したように２．０×１０15 ions／ｃｍ2 乃至１．０×１０16 ions／ｃｍ2 の範囲であればよく、例えば５．０×１０15 ions／ｃｍ2である。
【００４４】
次いで、図７（ｄ）に示すように、酸等の薬液により、２つのゲート間の領域の金属触媒薄膜４０を除去する。この際、２つのゲートの間の金属触媒薄膜４０が露出した状態で薬液に浸すことにより、薬液が両ゲートの下部の領域の金属触媒薄膜４０まで侵入し、更に２つのトップゲート２１，２２の間のグラフェン１２の下部の領域の金属触媒薄膜４０にも同様に侵入する。即ち、等方的エッチングで除去される部分は、２つのトップゲート２１，２２の間のギャップ部分を中心に、２つのトップゲート２１，２の下部の領域、及びグラフェン１２の下部の金属触媒薄膜２０をも含む領域に及ぶ。これにより、金属触媒薄膜４０はソース側４１とドレイン側４２とに分離されることになる。この場合、グラフェン１２のみが宙吊り状態で残留し、ソース／ドレイン間はグラフェン１２のみで接続される形状となる。
【００４５】
本実施形態の構造においては、グラフェン１２のＨｅイオン注入領域を横切るように形成された２本のトップゲート２１，２２の印加電圧により、トランジスタのオン・オフを制御することができる。さらに、トップゲート２１，２２に逆方向の電圧を印加することにより、２つのゲート２１，２２の間に存するエネルギーバンドギャップがポテンシャル障壁となり、高いポテンシャル障壁により確実なオフ状態を得ることができる。
【００４６】
このように本実施形態によれば、グラフェン１２上に２本のトップゲート２１，２２を有する構造において、トップゲート２１，２２間にＨｅイオンビームを２．０×１０15 ions／ｃｍ2 乃至１．０×１０16 ions／ｃｍ2 の範囲で照射することにより、グラフェン１２に対して電界効果による電気伝導制御が可能となる。従って、先の第２の実施形態と同様に、グラフェントランジスタ素子を形成することができ、第２の実施形態と同様の効果が得られる。
【００４７】
また、グラフェン１２の下地を金属触媒薄膜４０としているので、グラフェン１２をＣＶＤ法で良好に成長することができる。さらに、グラフェン１２を宙吊り構造としているので、更に高い電荷移動度が期待される。
【００４８】
なお、本実施形態の構成において、グラフェンにエネルギーオフセットを与えるためにバックゲートを形成しても良いし、グラフェン全体に不純物付着により電子又は正孔をドープすることによりグラフェンをｐ型又はｎ型にしても良い。
【００４９】
（変形例）
なお、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではない。
【００５０】
ゲート絶縁膜、ゲート電極、及びソース／ドレイン電極等の材料は、実施形態に何ら限定されるものではなく、仕様に応じて適宜変更可能である。さらに、グラフェンの層数も、仕様に応じて適宜変更可能である。
【００５１】
第１の実施形態において、必ずしもＨｅイオン注入の前にソース／ドレイン電極を形成しておく必要はなく、Ｈｅイオン注入の後にソース／ドレイン電極を形成するようにしても良い。
【００５２】
第２及び第３の実施形態において、ゲート間の間隔は、仕様に応じて適宜変更可能である。ゲート間隔が短すぎるとソース・ドレイン間のトンネル電流が大きくなり過ぎるため、間隔は１ｎｍ以上あるとよい。一方、ゲート間隔が長過ぎるとチャネルの抵抗が高くなり、回路の動作速度が低下するので、ゲート間隔は１００ｎｍ以下、望ましくは２０ｎｍ以下がよい。
【００５３】
第３の実施形態において、グラフェンの下地となる金属触媒層は、必ずしも銅に限るものではなく、化学的気相成長法等によりグラフェンが形成されるものであれば良く、鉄、コバルト、ニッケル等を用いることも可能である。また、第３の実施形態では、金属触媒層を素子形成パターンに加工した後にグラフェンを成長したが、金属触媒層上にグラフェンを成長した後に、グラフェン及び金属触媒層を素子形成パターンに加工するようにしても良い。
【００５４】
本発明の幾つかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５５】
１０…Ｓｉ基板
１１…絶縁膜
１２…グラフェン
１３…ソース電極
１４…ドレイン電極
１５…ゲート絶縁膜
１６…ゲート電極
１７…保護膜
２１，２２…トップゲート（ゲート構造部）
３０…絶縁基板
４０…金属触媒薄膜
４１…ソース側薄膜
４２…ドレイン側薄膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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