(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面（２ａ）を有する基板（２）と、
前記基板の一面上に配置された絶縁膜（３）と、
前記絶縁膜上に配置されたグラフェン膜（４）と、を備え、
前記グラフェン膜のうちの前記絶縁膜側と反対側の一面（４ａ）上に配置された一対の電極（５ａ、５ｂ）の間に電流経路が構成される電子装置において、
前記グラフェン膜には、前記基板、前記絶縁膜、前記グラフェン膜の積層方向に、前記絶縁膜を露出させる孔部（７）が形成され、
前記孔部には、前記グラフェン膜より前記絶縁膜との密着性が高い材料で構成された剥離防止部（６）が配置されており、
前記剥離防止部は、前記孔部から露出する前記絶縁膜と密着する状態で当該孔部に配置される本体部（６ａ）と、前記本体部と一体化され、前記グラフェン膜の一面と接触するフランジ部（６ｂ）と、を有し、
前記グラフェン膜は、前記絶縁膜と前記フランジ部とによって挟み込まれており、
前記孔部は、前記グラフェン膜から前記絶縁膜に渡って形成され、当該孔部の側壁が前記グラフェン膜および前記絶縁膜にて構成されている電子装置。
【請求項２】
前記孔部は、前記グラフェン膜から前記絶縁膜を貫通して前記基板に達しており、
前記剥離防止部は、非導電性材料で構成されていると共に、前記本体部が前記基板と接触している請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記孔部は、前記グラフェン膜から前記絶縁膜のうちの前記積層方向における途中部まで形成されおり、
前記剥離防止部は、導電性材料で構成され、前記本体部が前記基板と離間している請求項１に記載の電子装置。
【請求項４】
前記絶縁膜は、厚肉部（３ａ）と、前記厚肉部より前記積層方向の長さが短くされた薄肉部（３ｂ）とを有し、
前記孔部が前記厚肉部に形成されていると共に、前記本体部が前記絶縁膜のうちの前記厚肉部を構成する部分と密着している請求項３に記載の電子装置。
【請求項５】
前記絶縁膜は、前記本体部の底部と前記基板との間の部分の長さが、前記薄肉部の厚さより長くされている請求項４に記載の電子装置。
【請求項６】
前記剥離防止部は、複数配置され、少なくとも一部が前記一対の電極を構成する請求項３ないし５のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項７】
前記剥離防止部は、前記グラフェン膜のうちの前記電流経路を構成する部分と異なる部分に配置されている請求項１ないし６のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項８】
前記絶縁膜は、前記電流経路を構成する部分と対向する部分に凹部（９）が形成されている請求項１ないし７のいずれか１つに記載の電子装置。
【請求項９】
一面（２ａ）を有する基板（２）と、
前記基板の一面上に配置された絶縁膜（３）と、
前記絶縁膜上に配置されたグラフェン膜（４）と、を備え、
前記グラフェン膜のうちの前記絶縁膜側と反対側の一面（４ａ）上に配置された一対の電極（５ａ、５ｂ）の間に電流経路が構成される電子装置において、
前記グラフェン膜には、前記基板、前記絶縁膜、前記グラフェン膜の積層方向に、前記絶縁膜を露出させる孔部（７）が形成され、
前記孔部には、前記グラフェン膜より前記絶縁膜との密着性が高い材料で構成された剥離防止部（６）が配置されており、
前記剥離防止部は、前記孔部から露出する前記絶縁膜と密着する状態で当該孔部に配置される本体部（６ａ）と、前記本体部と一体化され、前記グラフェン膜の一面と接触するフランジ部（６ｂ）と、を有し、さらに、前記グラフェン膜のうちの前記電流経路を構成する部分と異なる部分に配置されており、
前記グラフェン膜は、前記絶縁膜と前記フランジ部とによって挟み込まれている電子装置。
【請求項１０】
一面（２ａ）を有する基板（２）と、
前記基板の一面上に配置された絶縁膜（３）と、
前記絶縁膜上に配置されたグラフェン膜（４）と、を備え、
前記グラフェン膜のうちの前記絶縁膜側と反対側の一面（４ａ）上に配置された一対の電極（５ａ、５ｂ）の間に電流経路が構成される電子装置において、
前記グラフェン膜には、前記基板、前記絶縁膜、前記グラフェン膜の積層方向に、前記絶縁膜を露出させる孔部（７）が形成され、
前記孔部には、前記グラフェン膜より前記絶縁膜との密着性が高い材料で構成された剥離防止部（６）が配置されており、
前記剥離防止部は、前記孔部から露出する前記絶縁膜と密着する状態で当該孔部に配置される本体部（６ａ）と、前記本体部と一体化され、前記グラフェン膜の一面と接触するフランジ部（６ｂ）と、を有し、
前記グラフェン膜は、前記絶縁膜と前記フランジ部とによって挟み込まれており、
前記絶縁膜は、前記電流経路を構成する部分と対向する部分に凹部（９）が形成されている電子装置。
【請求項１１】
前記孔部は、前記グラフェン膜のみに形成されており、
前記剥離防止部は、導電性材料で構成されている請求項９または１０に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、グラフェン膜を有する電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、例えば、特許文献１には、基板上に、絶縁膜、グラフェン膜を順に積層し、グラフェン膜上にコンタクト電極を配置すると共に、コンタクト電極の一部を覆うように電極剥離防止層を備えることが記載されている。これによれば、コンタクト電極の一部が電極剥離防止層に覆われているため、コンタクト電極がグラフェン膜から剥離することを抑制できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−８６５９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記電子装置では、コンタクト電極がグラフェン膜から剥離することを抑制できるものの、グラフェン膜と絶縁膜との密着性が低いため、グラフェン膜そのものが絶縁膜から剥離してしまう可能性があるという問題がある。
【０００５】
本発明は上記点に鑑みて、グラフェン膜が絶縁膜から剥離することを抑制できる電子装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための請求項１、９、１０に記載の発明では、一面（２ａ）を有する基板（２）と、基板の一面上に配置された絶縁膜（３）と、絶縁膜上に配置されたグラフェン膜（４）と、を備え、グラフェン膜のうちの絶縁膜側と反対側の一面（４ａ）上に配置された一対の電極（５ａ、５ｂ）の間に電流経路が構成される電子装置において、グラフェン膜には、基板、絶縁膜、グラフェン膜の積層方向に、絶縁膜を露出させる孔部（７）が形成され、孔部には、グラフェン膜より絶縁膜との密着性が高い材料で構成された剥離防止部（６）が配置されており、剥離防止部は、孔部から露出する絶縁膜と密着する状態で当該孔部に配置される本体部（６ａ）と、本体部と一体化され、グラフェン膜の一面と接触するフランジ部（６ｂ）と、を有し、グラフェン膜は、絶縁膜とフランジ部とによって挟み込まれている。
さらに、請求項１に記載の発明では、孔部は、グラフェン膜から絶縁膜に渡って形成され、当該孔部の側壁がグラフェン膜および絶縁膜にて構成されている。
請求項９に記載の発明では、剥離防止部は、グラフェン膜のうちの電流経路を構成する部分と異なる部分に配置されている。
請求項１０に記載の発明では、絶縁膜は、電流経路を構成する部分と対向する部分に凹部（９）が形成されている。
【０００７】
これによれば、グラフェン膜が絶縁膜とフランジ部とによって挟み込まれているため、グラフェン膜が絶縁膜から剥離することを抑制できる。
【０００８】
なお、上記および特許請求の範囲における括弧内の符号は、特許請求の範囲に記載された用語と後述の実施形態に記載される当該用語を例示する具体物等との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態における電子装置の平面図である。
【図２】図１に示す電子装置のII−II線に沿った断面図である。
【図３】第２実施形態における電子装置の断面図である。
【図４】第３実施形態における電子装置の断面図である。
【図５】第４実施形態における電子装置の平面図である。
【図６】第５実施形態における電子装置の平面図である。
【図７】第５実施形態の変形例における電子装置の平面図である。
【図８】第６実施形態における電子装置の断面図である。
【図９】第７実施形態における電子装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。
【００１１】
（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。図１および図２に示されるように、本実施形態の電子装置１は、基板２の一面２ａ上に、絶縁膜３、グラフェン膜４が基板２側から順に配置されている。なお、本実施形態では、基板２としてシリコン基板等の半導体基板が用いられ、絶縁膜３としてＳｉＯ２等が用いられる。また、本実施形態では、絶縁膜３は基板２の一面２ａの全面に配置され、グラフェン膜４は、絶縁膜３上において、一方向（すなわち、図１中では紙面左右方向）を長手方向とする平面矩形状となるように配置されている。
【００１２】
そして、グラフェン膜４における絶縁膜３側と反対側の一面４ａ上には、グラフェン膜４と電気的に接続されると共に、図示しない外部回路とボンディングワイヤ等を介して電気的に接続される一対の電極５ａ、５ｂが配置されている。これにより、一対の電極５ａ、５ｂが外部回路と接続されることでグラフェン膜４のうちの当該一対の電極５ａ、５ｂの間に電流が流れる。つまり、グラフェン膜４のうちの一対の電極５ａ、５ｂの間に電流経路（すなわち、チャネル）が構成される。
【００１３】
以上が本実施形態における電子装置１の基本的な構成である。次に、本実施形態の電子装置１の特徴点について説明する。本実施形態の電子装置１には、グラフェン膜４が絶縁膜３から完全に剥離することを防止するための剥離防止部６が備えられている。
【００１４】
具体的には、電子装置１には、グラフェン膜４の一面４ａからグラフェン膜４を厚さ方向に貫通すると共に、絶縁膜３の厚さ方向の途中部に底部が位置する円筒状の孔部７が形成されている。つまり、電子装置１には、側壁がグラフェン膜４と絶縁膜３とで構成される孔部７が形成されている。本実施形態では、孔部７は、４個形成され、グラフェン膜４の一面４ａに対する法線方向から視たとき、平面矩形状におけるそれぞれの角部に形成されている。なお、グラフェン膜４の厚さ方向、および絶縁膜３の厚さ方向とは、基板２、絶縁膜３、グラフェン膜４の積層方向のことである。
【００１５】
そして、各孔部７には、基板２と離間するように剥離防止部６が配置されている。剥離防止部６は、グラフェン膜４より絶縁膜３との密着性が高い材料で構成され、本実施形態ではＮｉや、ＴｉおよびＡｕを順に積層した導電性材料で構成されている。また、剥離防止部６は、絶縁膜３と密着する状態で孔部７に配置される本体部６ａと、本体部６ａと一体化され、グラフェン膜４の一面４ａと接触するフランジ部６ｂとを有している。このため、グラフェン膜４は、絶縁膜３とフランジ部６ｂとによって挟み込まれた状態となっている。言い換えると、グラフェン膜４は、フランジ部６ｂによって絶縁膜３側に押圧された状態となっている。
【００１６】
なお、このような剥離防止部６は、孔部７をドライエッチング等で形成し、Ｎｉ等の導電性膜を蒸着等で形成した後にパターニングされることにより、本体部６ａとフランジ部６ｂとが一体化した状態で形成される。また、剥離防止部６と電極５ａ、５ｂとを同じ金属材料で構成した場合には、蒸着工程を行った後のパターニングによって剥離防止部６と電極５ａ、５ｂとを同時に形成できるため、製造工程の簡略化を図ることができる。
【００１７】
以上説明したように、本実施形態では、グラフェン膜４より絶縁膜３との密着性が高い材料で構成された剥離防止部６が絶縁膜３と密着する状態で孔部７に配置されている。そして、グラフェン膜４が絶縁膜３と剥離防止部６のフランジ部６ｂとによって挟み込まれている。このため、グラフェン膜４が絶縁膜３から剥離することを抑制できる。
【００１８】
（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して剥離防止部６の材料を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００１９】
本実施形態では、図３に示されるように、剥離防止部６は、非導電性材料であって、絶縁膜３と同じＳｉＯ２で構成されている。そして、孔部７は、グラフェン膜４から絶縁膜３を貫通して基板２に達するように形成され、本体部６ａも基板２と接触するように配置されている。なお、図３は、図１中のII−II断面に相当している。
【００２０】
これによれば、剥離防止部６を非導電性材料で構成しているため、孔部７を基板２に達するように形成することができると共に、剥離防止部６の本体部６ａを基板２と接触するように配置することができる。このため、剥離防止部６の本体部６ａと絶縁膜３との接触面積（すなわち、密着面積）を増加でき、剥離防止部６そのものが孔部７から抜け出ることを抑制できる。
【００２１】
また、本実施形態では、剥離防止部６を絶縁膜３と同じ材料で構成しているため、絶縁膜３と剥離防止部６との密着性をさらに向上できる。このため、剥離防止部６そのものが孔部７から抜け出ることをさらに抑制できる。
【００２２】
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して絶縁膜３の厚さを変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００２３】
本実施形態では、図４に示されるように、絶縁膜３は、厚肉部３ａと、厚肉部３ａより厚みが薄くされた薄肉部３ｂとを有している。本実施形態では、絶縁膜３は、グラフェン膜４の各角部と対向する部分を含む外縁部が厚肉部３ａとされ、厚肉部３ａで囲まれた内縁部が薄肉部３ｂとされている。そして、絶縁膜３のうちの厚肉部３ａに孔部７が形成され、当該厚肉部３ａに剥離防止部６が配置されている。なお、図４は、図１中のII−II断面に相当している。
【００２４】
また、孔部７は、上記第１実施形態と同様に、絶縁膜３の厚さ方向の途中部まで形成されているが、上記第１実施形態と比較して、絶縁膜３の厚さ方向の長さが長くされている。つまり、剥離防止部６は、上記第１実施形態と比較して、本体部６ａにおける絶縁膜３の厚さ方向の長さが長くされ、本実施形態では、薄肉部３ｂの厚さよりも長くされている。
【００２５】
さらに、本実施形態では、絶縁膜３における本体部６ａ（すなわち、孔部７）の底部と基板２の一面２ａとの間の長さは、薄肉部３ｂの厚さより長くされている。
【００２６】
これによれば、厚肉部３ａに剥離防止部６を配置しており、本体部６ａにおける絶縁膜３の厚さ方向の長さを薄肉部３ｂの厚さより長くしている。このため、絶縁膜３の厚さを薄肉部３ｂの厚さで一定とする場合と比較して、絶縁膜３と本体部６ａとの接触面積（すなわち、密着面積）を増加することができ、剥離防止部６が孔部７から抜け出ることを抑制できる。
【００２７】
また、剥離防止部６は、上記第１実施形態と同様に導電性材料で構成されており、絶縁膜３における本体部６ａの底部と基板２の一面２ａとの間の長さは、薄肉部３ｂの厚みより長くされている。このため、絶縁膜３の厚さを薄肉部３ｂの厚さで一定とする場合と比較して、剥離防止部６の本体部６ａを配置したことによる電界集中によって絶縁破壊が発生することを抑制できる。
【００２８】
（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して剥離防止部６を配置する場所を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００２９】
本実施形態では、図５に示されるように、電極５ａ、５ｂは、グラフェン膜４の長手方向と交差する方向（すなわち、図５中紙面上下方向）を長手方向とする平面矩形状とされており、長手方向における両端部がグラフェン膜４から突出するように配置されている。
【００３０】
そして、剥離防止部６は、グラフェン膜４における一対の電極５ａ、５ｂの間の部分の外側に配置されている。つまり、グラフェン膜４における電流経路を構成する部分と異なる部分に配置されている。
【００３１】
これによれば、剥離防止部６が電流経路と異なる領域に配置されているため、剥離防止部６によって電流経路の抵抗が変化することを抑制できる。
【００３２】
（第５実施形態）
第５実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態に対してグラフェン膜４の構成を変更したものであり、その他に関しては第４実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３３】
本実施形態では、図６に示されるように、グラフェン膜４は、一方向を長手方向とする主部４ｂと、主部４ｂの中央部から反対方向に突出する一対の凸部４ｃとを有する平面略＋状とされている。そして、電極５ａ、５ｂは、主部４ｂの長手方向の両端部にそれぞれ配置されている。このため、電極５ａ、５ｂが外部回路と接続された際は、主部４ｂのうちの電極５ａ、５ｂの間に位置する部分が電流経路となる。
【００３４】
そして、一対の凸部４ｃにそれぞれ孔部７が形成されていると共に、当該孔部７に剥離防止部６が配置されている。
【００３５】
本実施形態のようにグラフェン膜４のうちの電流経路と異なる部分に剥離防止部６を配置するようにしても、上記第４実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３６】
（第５実施形態の変形例）
第５実施形態の変形例について説明する。上記第５実施形態において、図７に示されるように、電流経路における電圧を測定する一対の測定電極８ａ、８ｂを凸部４ｃに形成するようにしてもよい。つまり、剥離防止部６が電流経路と異なる部分に配置されるのであれば、付加的な構成は適宜取り付け可能である。
【００３７】
（第６実施形態）
第６実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して孔部７の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００３８】
本実施形態では、図８に示されるように、孔部７は、グラフェン膜４のみに形成されており、絶縁膜３には形成されていない。つまり、孔部７の側壁は、グラフェン膜４のみで形成されている。そして、この孔部７に、当該孔部７の底面から露出する絶縁膜３と密着するように、剥離防止部６が配置されている。なお、図８は、図１中のII−II断面に相当している。
【００３９】
このように、孔部７をグラフェン膜４のみに形成し、剥離防止部６を孔部７の底面から露出する絶縁膜３と密着するように配置しても、グラフェン膜４が絶縁膜３と剥離防止部６のフランジ部６ｂとによって挟み込まれ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、このような電子装置では、上記第１実施形態のように剥離防止部６を導電性材料で構成した場合、孔部７を絶縁膜３にも形成する場合と比較して、絶縁膜３における本体部６ａの底部と基板２の一面２ａとの間の長さを長くできる。このため、剥離防止部６を配置したことによる電界集中によって絶縁破壊が発生することを抑制できる。
【００４１】
（第７実施形態）
第７実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して絶縁膜３の構成を変更したものであり、その他に関しては第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００４２】
本実施形態では、図９に示されるように、絶縁膜３には、グラフェン膜４のうちの電流経路を構成する部分と対向する部分に凹部９が形成されている。つまり、グラフェン膜４のうちの凹部９を閉塞する部分は、浮遊した状態とされている。なお、本実施形態では、凹部９は、絶縁膜３から基板２に渡って形成されている。
【００４３】
このように、グラフェン膜４を浮遊状態で使用する電子装置１に剥離防止部６を備える構成とすることもできる。そして、グラフェン膜４を浮遊状態で使用する電子装置１とすることにより、グラフェン膜４が絶縁膜３中に存在する電子やホールの影響を受けることを抑制でき、グラフェン膜４の特性が低下することを抑制できる。
【００４４】
（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
【００４５】
例えば、上記各実施形態では、４個の剥離防止部６を備える電子装置１について説明したが、剥離防止部６は３個以下であってもよいし、５個以上であってもよい。
【００４６】
また、上記第１、第３、第６、第７実施形態において、剥離防止部６が導電性材料で構成されているため、電極５ａ、５ｂを備えず、剥離防止部６の一部を外部回路と電気的に接続される電極として利用してもよい。
【００４７】
さらに、上記第３実施形態において、絶縁膜３は、剥離防止部６が配置される部分のみを厚肉部３ａとし、その他の部分を薄肉部３ｂとしてもよい。
【００４８】
そして、上記第７実施形態において、基板２に凹部９が形成されておらず、絶縁膜３のみに凹部９が形成されていてもよい。
【００４９】
また、上記各実施形態を適宜組み合わせることもできる。例えば、上記第２実施形態を上記第３〜第７実施形態に適用し、剥離防止部６を非導電性材料で構成してもよい。また、上記第３実施形態を上記第４〜第７実施形態に適用し、絶縁膜３を厚肉部３ａと薄肉部３ｂとを有する構成としてもよい。さらに、上記第４、第５実施形態を適宜上記第６、第７実施形態に適用し、剥離防止部６を電流経路の外側に配置する構成としてもよい。また、上記第６実施形態を上記第７実施形態に組み合わせ、孔部７をグラフェン膜４のみに形成するようにしてもよい。そして、上記各実施形態を組み合わせたもの同士をさらに組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１          電子装置
２          基板
２ａ        一面
３          絶縁膜
４          グラフェン膜
５ａ、５ｂ  電極
６          剥離防止部
７          孔部
【図１】
0006677017.tif 000002
【図２】
0006677017.tif 000003
【図３】
0006677017.tif 000004
【図４】
0006677017.tif 000005
【図５】
0006677017.tif 000006
【図６】
0006677017.tif 000007
【図７】
0006677017.tif 000008
【図８】
0006677017.tif 000009
【図９】
0006677017.tif 000010