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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024116966
(43)【公開日】2024-08-28
(54)【発明の名称】ヘテロ積層デバイスの製造方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/205 20060101AFI20240821BHJP
C23C 16/26 20060101ALI20240821BHJP
C23C 16/30 20060101ALI20240821BHJP
H01L 21/31 20060101ALI20240821BHJP
【ＦＩ】
H01L21/205
C23C16/26
C23C16/30
H01L21/31 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023022853
(22)【出願日】2023-02-16
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成３０年度、防衛装備庁、安全保障技術研究推進制度、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願
(71)【出願人】
【識別番号】000005223
【氏名又は名称】富士通株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001519
【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】林 賢二郎
【テーマコード（参考）】
4K030
5F045
【Ｆターム（参考）】
4K030AA01
4K030BA01
4K030BA09
4K030BA11
4K030BA12
4K030BA13
4K030BA15
4K030BA17
4K030BA18
4K030BA22
4K030BA27
4K030BA32
4K030BA33
4K030BB13
4K030CA04
4K030FA10
4K030LA12
5F045AA03
5F045AA06
5F045AB07
5F045AB15
5F045AB31
5F045AC00
5F045AC16
5F045AD09
5F045AD10
5F045AD11
5F045AD12
5F045AD13
5F045AF03
5F045AF07
5F045AF08
5F045AF09
5F045HA11
(57)【要約】
【課題】所望のサイズの原子膜を有するヘテロ積層デバイスの効率的な製造を可能とする。
【解決手段】開示の技術に係るヘテロ積層デバイスの製造方法は、第１の基板上に層状物質からなる第１の原子膜を形成する工程と、第１の原子膜をパターニングする工程と、第１の原子膜上に、第１の原子膜及び第１の基板を部分的に露出させるマスクを形成する工程と、第２の基板上に、第１の原子膜とは異なる層状物質からなる第２の原子膜を形成する工程と、第１の原子膜及び第１の基板の露出部分と第２の原子膜とを密着させる工程と、第２の原子膜の一部をマスクとともに除去する工程と、を含む。
【選択図】図２
【解決手段】開示の技術に係るヘテロ積層デバイスの製造方法は、第１の基板上に層状物質からなる第１の原子膜を形成する工程と、第１の原子膜をパターニングする工程と、第１の原子膜上に、第１の原子膜及び第１の基板を部分的に露出させるマスクを形成する工程と、第２の基板上に、第１の原子膜とは異なる層状物質からなる第２の原子膜を形成する工程と、第１の原子膜及び第１の基板の露出部分と第２の原子膜とを密着させる工程と、第２の原子膜の一部をマスクとともに除去する工程と、を含む。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の基板上に層状物質からなる第１の原子膜を形成する工程と、
前記第１の原子膜をパターニングする工程と、
前記第１の原子膜上に、前記第１の原子膜及び前記第１の基板を部分的に露出させるマスクを形成する工程と、
第２の基板上に、前記第１の原子膜とは異なる層状物質からなる第２の原子膜を形成する工程と、
前記第１の原子膜及び前記第１の基板の露出部分と前記第２の原子膜とを密着させる工程と、
前記第２の原子膜の一部を前記マスクとともに除去する工程と、
を含むヘテロ積層デバイスの製造方法。
前記第１の原子膜をパターニングする工程と、
前記第１の原子膜上に、前記第１の原子膜及び前記第１の基板を部分的に露出させるマスクを形成する工程と、
第２の基板上に、前記第１の原子膜とは異なる層状物質からなる第２の原子膜を形成する工程と、
前記第１の原子膜及び前記第１の基板の露出部分と前記第２の原子膜とを密着させる工程と、
前記第２の原子膜の一部を前記マスクとともに除去する工程と、
を含むヘテロ積層デバイスの製造方法。
【請求項2】
前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜は、それぞれ化学気相堆積法を用いた合成によって得られた原子膜である
請求項１に記載の製造方法。
請求項１に記載の製造方法。
【請求項3】
前記第１の原子膜に接続された第１の電極を形成する工程と、
前記第２の原子膜に接続された第２の電極を形成する工程と、
を更に含む請求項１に記載の製造方法。
前記第２の原子膜に接続された第２の電極を形成する工程と、
を更に含む請求項１に記載の製造方法。
【請求項4】
前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜は、グラフェン又は層状カルコゲナイドである
請求項１に記載の製造方法。
請求項１に記載の製造方法。
【請求項5】
前記マスクは、熱硬化性を有するレジストであり、
前記第１の原子膜及び前記第１の基板の露出部分と前記第２の原子膜とを密着させる工程において、前記レジストの硬化温度よりも低い温度で、前記第１の基板、前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜を含む積層体を加熱する
請求項１に記載の製造方法。
前記第１の原子膜及び前記第１の基板の露出部分と前記第２の原子膜とを密着させる工程において、前記レジストの硬化温度よりも低い温度で、前記第１の基板、前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜を含む積層体を加熱する
請求項１に記載の製造方法。
【請求項6】
前記第１の原子膜の構成元素を前記第１の基板上に堆積させることによって、前記第１の原子膜を前記第１の基板上に形成する
請求項１に記載の製造方法。
請求項１に記載の製造方法。
【請求項7】
前記第１の基板とは異なる第３の基板上に形成された前記第１の原子膜を、前記第１の基板上に転写することによって前記第１の原子膜を前記第１の基板上に形成する
請求項１に記載の製造方法。
請求項１に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
開示の技術はヘテロ積層デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
電子材料のパターニングに関する技術として以下の技術が知られている。例えば、特許文献１には、基板上に電子材料の膜を形成する工程を含み、パターニングプロセス中に電子材料の領域を保護するためにフルオロポリマーを使用する方法が記載されている。
【0003】
特許文献２には、横方向エッジで単層グラフェン膜と接触するように単層遷移金属ダイカルコゲナイドを基板上に形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】米国特許出願公開第２０１２／０２８０２１６号明細書
【特許文献2】米国特許出願公開第２０１９／０１６５１０７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
原子１個又は数個分の厚みをもつ層状物質であるグラフェン及び遷移金属カルコゲナイド（ＴＭＤＣ）は優れた光学特性、多様な電気特性及び柔軟性を有することから、透明導電膜及びフレキシブルデバイスへの応用が試みられている。最近では、２種類以上の層状物質を組み合わせたヘテロ積層デバイスの作製が盛んに行われている。ヘテロ積層デバイスにおいては、ヘテロ界面における固有の電子状態に由来した現象が観測されている。
【0006】
化学気相堆積法（ＣＶＤ）等の合成手法によって得られる連続膜を用いたヘテロ積層デバイスの製造方法は未だ確立されていない。このため、現状においては、ヘテロ積層デバイスは、図１Ａ（平面図）及び図１Ｂ（断面図）に示すように、バルク結晶から剥離されるフレーク状の原子膜２００Ａ及び２００Ｂを積層することで製造される。原子膜の剥片は、粘着テープを用いてバルク結晶から物理的に原子膜を引き剥がすことにより得られる。しかしながら、この手法によって得られる原子膜の厚み（層数）及び形状はランダムであり、得られる原子膜の剥片のサイズは数十ミクロン程度と小さい。また、この手法によればヘテロ積層デバイスを効率的に製造することは困難である。
【0007】
開示の技術は、上記の点に鑑みてなされたものであり、所望のサイズの原子膜を有するヘテロ積層デバイスの効率的な製造を可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
開示の技術に係るヘテロ積層デバイスの製造方法は、第１の基板上に層状物質からなる第１の原子膜を形成する工程と、前記第１の原子膜をパターニングする工程と、前記第１の原子膜上に、前記第１の原子膜及び前記第１の基板を部分的に露出させるマスクを形成する工程と、第２の基板上に、前記第１の原子膜とは異なる層状物質からなる第２の原子膜を形成する工程と、前記第１の原子膜及び前記第１の基板の露出部分と前記第２の原子膜とを密着させる工程と、前記第２の原子膜の一部を前記マスクとともに除去する工程と、を含む。
【発明の効果】
【0009】
開示の技術によれば、所望のサイズの原子膜を有するヘテロ積層デバイスの効率的な製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1A】ヘテロ積層デバイスの構成の一例を示す平面図である。
【図2】開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイスの構成の一例を示す断面図である。
【図3A】開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図3B】開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図3C】開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図3D】開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図3E】開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図3F】開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図3G】開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図3H】開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図4】大気圧ＣＶＤ法により第１の原子膜を第１の基板上に形成する方法の一例を示す図である。
【図5A】転写によって第１の原子膜を第１の基板１１に形成する方法の一例を示す図である。
【図5B】転写によって第１の原子膜を第１の基板１１に形成する方法の一例を示す図である。
【図5C】転写によって第１の原子膜を第１の基板１１に形成する方法の一例を示す図である。
【図5D】転写によって第１の原子膜を第１の基板１１に形成する方法の一例を示す図である。
【図5E】転写によって第１の原子膜を第１の基板１１に形成する方法の一例を示す図である。
【図6】基板上に形成されたグラフェンのパターンを示す顕微鏡像である。
【図7A】比較例に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図7B】比較例に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図7C】比較例に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図7D】比較例に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【図7E】比較例に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、開示の技術の実施形態の一例を、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素及び部分には同一の参照符号を付与し、重複する説明は省略する。
【0012】
図２は、開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイス１の構成の一例を示す断面図である。ヘテロ積層デバイス１は、第１の基板１１と第１の基板１１上に設けられた第１の原子膜２１と、第１の原子膜２１の一部に重なる部分を有して第１の基板１１上に形成された第２の原子膜２２を含む。第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２は、それぞれ、他方の原子膜と重なっていない部分を有する。
【0013】
第１の基板１１は、特に限定されないが、例えば表面にＳｉＯ２等の熱酸化膜が設けられた熱酸化膜付きシリコン基板であってもよい。また、第１の基板１１は、サファイア基板又は酸化マグネシウム基板であってもよい。
【0014】
第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２は、原子１個又は数個分の厚みをもつ層状物質である。第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２の材料は、互いに異なるものである。第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２の材料は、特に限定されないが、例えば、グラフェン、層状カルコゲナイド、ｈＢＮ（六方晶窒化ホウ素）、ホスフォレン、シリセン、ゲルマネン及びスタネン等の層状物質からなる原子膜である。層状カルコゲナイドの例として、カルコゲン（Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ）元素及び遷移金属（Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ等）を含む遷移金属ダイカルコゲナイド、カルコゲン元素及び１３族元素（Ｇａ、Ｉｎ、Ｔｌ）を含む１３族カルコゲナイド、カルコゲン元素及び１４族元素（Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ）を含む１４族カルコゲナイド、カルコゲン元素及びビスマスから成るビスマスカルコゲナイド等が挙げられる。
【0015】
ヘテロ積層デバイス１は、第１の原子膜２１に接続された第１の電極３１と、第２の原子膜２２に接続された第２の電極３２を有する。第１の電極３１は、第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２のうち、第１の原子膜２１にのみ接続され、第２の電極３２は、第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２のうち、第２の原子膜２２にのみ接続されている。第１の電極３１及び第２の電極３２の材料は、特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ及びＡｌ等の金属を用いることが可能である。
【0016】
【0017】
初めに、第１の基板１１上に第１の原子膜２１を形成する（図３Ａ）。第１の原子膜２１は、化学気相堆積法（ＣＶＤ）等の合成手法によって第１の基板１１上に直接形成してもよいし、第１の基板１１とは別の基板上に形成された第１の原子膜２１を、第１の基板１１上に転写してもよい。
【0018】
化学気相堆積法（ＣＶＤ）によって第１の原子膜２１を第１の基板１１上に直接形成する方法の一例を以下に説明する。この方法では、第１の原子膜２１の原料となる前駆体を真空中、不活性ガス雰囲気、あるいは水素を含む不活性ガス雰囲気中で反応させ、第１の基板１１上に第１の原子膜２１の構成元素を堆積させる。
【0019】
例えば、第１の原子膜２１として金属カルコゲナイド膜を合成する場合、前駆体は、目的とする金属カルコゲナイド膜を構成する元素の単体、もしくは、それを含む化合物（酸化物、塩化物、フッ化物、水素化物、有機化合物等）であってもよい。前駆体は、目的とする金属カルコゲナイド膜の種類に応じて選定することが望ましい。金属カルコゲナイド膜は、それを構成する元素をすべて含む１種類の前駆体から合成してもよく、複数の種類の前駆体から合成してもよい。前駆体には、固体（結晶、アモルファス）、液体、気体のいずれを用いてもよい。前駆体として固体又は液体を用いる場合には加熱等により気化させて用いることが望ましい。前駆体の蒸発量は、温度、圧力、前駆体の量（重量、体積）及び前駆体固有の蒸気圧に依存するため、必要とする金属カルコゲナイド膜の厚み及び面積に応じて各パラメータを適宜調整し合成することが望ましい。また、金属カルコゲナイド膜を合成する際の基板の加熱温度は、目的とする金属カルコゲナイド膜の種類、厚み、面積、質に応じて調整することが望ましい。合成時の圧力は大気圧、または減圧のいずれかでよい。
【0020】
第１の原子膜２１の合成時における第１の基板１１及び前駆体の配置はＣＶＤ装置の構成及び形状、合成条件に応じて適宜調整することが望ましい。図４は、石英管状炉５０を用いた大気圧ＣＶＤ法により第１の原子膜２１の一例であるＭｏＳ２膜２１Ａを第１の基板１１上に形成する方法の一例を示す図である。前駆体として三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）５１及び硫黄（Ｓ）５２が用いられる。
【0021】
Ａｒ雰囲気に満たした状態の炉内に上流からキャリアガスとしてＡｒガスを１００～１０００ｓｃｃｍ程度導入し続けた状態で、基板温度を５００～１０００℃、第１の基板１１の上流に配置した三酸化モリブデン（ＭｏＯ３）５１（１～１００ｍｇ）の温度を３００～６００℃に保持し、さらに上流に配置した硫黄（Ｓ）５２（１０～１０００ｍｇ）の温度を１００～２００℃に保持する。この例のように、２種類の前駆体を用いる場合には、各前駆体の蒸気圧を考慮した最適な加熱温度を設定することで各前駆体の蒸発量を独立に制御することが望ましい。これにより、第１の原子膜２１である金属カルコゲナイド膜の化学量論比（元素組成比）を調整することも可能である。また、気相中で各前駆体同士が反応・析出することを考慮し、第１の基板１１と各前駆体との距離や配置を適宜設定することが望ましい。
【0022】
次に、転写によって第１の原子膜２１を第１の基板１１上に形成する方法の一例を図５Ａ～図５Ｅを参照しつつ説明する。例えばＣＶＤにより、第１の基板１１とは異なる基板１３上に第１の原子膜２１を形成する（図５Ａ）。ＣＶＤにより第１の原子膜２１を形成する方法は上記したとおりである。なお、基板１３は、開示の技術における「第３の基板」の一例である。
【0023】
次に、第１の原子膜２１の表面に支持基板１４を形成する（図５Ｂ）。支持基板１４の材料として、ポリマー又は市販のレジストを用いることが可能である。レジストは、スピンコート法により０．１～１００μｍ程度の厚さになるように塗布される。その後、２５℃～２００℃程度の加熱処理によりレジストを乾燥させる。
【0024】
次に、第１の原子膜２１を支持基板１４とともに剥離する（図５Ｃ）。基板１３をエッチャント中に浸漬させることにより基板１３と第１の原子膜２１との間にエッチャントが浸入し、基板１３と第１の原子膜２１との界面付近において基板１３が溶解され、第１の原子膜２１が基板１３から剥離される。基板１３がサファイアである場合、エッチャントとして水酸化ナトリウム又は水酸化カリウムを用いることができる。基板１３が熱酸化膜付きシリコン基板である場合、エッチャントとしてフッ化水素酸を用いることが可能である。その後、支持基板１４及び第１の原子膜２１を含む積層体を水洗する。
【0025】
次に、支持基板１４及び第１の原子膜２１を含む積層体の第１の原子膜２１側の面を、ヘテロ積層デバイス１を構成する第１の基板１１の表面に密着させる（図５Ｄ）。第１の原子膜２１と第１の基板１１とを密着させるには、加熱により界面に含まれる水分を除去することが有効である。加熱温度は例えば２５～３００℃程度である。
【0026】
次に、支持基板１４を溶剤によって溶解させる（図５Ｅ）。支持基板１４の材料がレジストである場合、溶剤としてアセトンを用いることができる。以上の各工程を経ることにより、第１の原子膜２１の第１の基板１１への転写が完了する。
【0027】
第１の基板１１上に第１の原子膜２１を形成した後、第１の原子膜２１をパターニングするための第１のマスク４１を第１の原子膜２１の表面に形成する（図３Ｂ）。第１のマスク４１の材料は、市販のレジストであってもよい。レジストは、スピンコート法によって塗布され、リソグラフィー技術を用いて所望の形状にパターニングされる。第１のマスク４１の材料は、レジストに限らず、パターニング及び除去が容易である他の材料（例えば、ポリマー、金属、半導体等）であってもよい。
【0028】
次に、第１の原子膜２１の第１のマスク４１から露出した部分を除去する（図３Ｃ）。第１の原子膜２１の部分的な除去は、例えば酸素プラズマを用いたドライエッチングによって行うことができる。第１の原子膜２１の部分的な除去が完了した後、第１のマスク４１を除去する。これにより、第１の原子膜２１のパターニングが完了する。第１のマスク４１の材料がレジストである場合、アセトン等の溶剤を用いて第１のマスク４１を除去することができる。
【0029】
次に、第２の原子膜２２をリフトオフによりパターニングするための第２のマスク４２を第１の基板１１上に形成する（図３Ｄ）。第２のマスク４２は、第１の原子膜２１の一部及び第１の基板１１の表面の一部を露出させる開口部４２Ａを有する。第２のマスク４２の材料は、市販のレジストであってもよい。レジストは、スピンコート法によって塗布され、リソグラフィー技術を用いて所望の形状にパターニングされる。第２のマスク４２の材料は、レジストに限らず、パターニング及び除去が容易である他の材料（例えば、ポリマー、金属、半導体等）であってもよい。
【0030】
次に、第２の基板１２上に第２の原子膜２２を形成する（図３Ｅ）。第２の原子膜２２は、第１の原子膜２１と同様、ＣＶＤ等の合成手法によって第２の基板１２上に直接形成してもよいし、第２の基板１２とは別の基板上に形成された第２の原子膜２２を、第２の基板１２上に転写してもよい。これらの方法については、第１の原子膜２１を形成する場合と同様であるので説明は省略する。
【0031】
次に、第２の基板１２及び第２の原子膜２２を含む積層体の第２の原子膜２２側の面を、第１の基板１１及び第１の原子膜２１を含む積層体の表面に密着させる。すなわち、第１の原子膜２１及び第１の基板１１の、第２のマスク４２から露出した部分と、第２の原子膜２２とが密着させる（図３Ｆ）。その後、第１の基板１１、第１の原子膜２１、第２の原子膜２２及び第２の基板１２を含む積層体を加熱する。加熱温度は、例えば８０～２００℃である。第２のマスク４２及び第２の基板１２の材料が熱硬化性を有するレジストである場合、加熱温度はレジストの硬化温度よりも低い温度であることが好ましい。加熱により、第２の原子膜２２と、第１の原子膜２１及び第１の基板１１との密着が強固なものとなる。
【0032】
次に、第２のマスク４２を溶解させることで、第２の原子膜２２の、第１の原子膜２１及び第１の基板１１と密着している部分以外の部分を第２のマスク４２とともに除去する。すなわち、第２の原子膜２２はリフトオフによりパターニングされる（図３Ｇ）。第２のマスク４２の材料がレジストである場合、溶剤としてアセトンを用いることができる。第２の基板１２の材料が第２のマスク４２の材料と同じである場合、第２の基板１２を第２のマスク４２とともに除去することができる。
【0033】
次に、第１の電極３１及び第２の電極３２を形成する（図３Ｈ）。第１の電極３１及び第２の電極３２は、レジストのパターニング、金属膜の堆積及びリフトオフを順次行うことで形成される。第１の電極３１は、第１の原子膜２１の端部において第１の原子膜２１に接続され、第２の電極３２は、第２の原子膜２２の端部において第２の原子膜２２に接続される。以上の各工程を経ることにより、ヘテロ積層デバイス１が完成する。
【0034】
図３Ｄ～図３Ｇに示す工程（すなわち原子膜の転写及びリフトオフによるパターニング）を実証するために予備実験を行った。熱酸化膜付きシリコン基板の表面にレジスト（東京応化工業製ＴＳＭＲ（登録商標））を形成した。レジストに露光・現像処理を施し、レジストのパターニングを行った。ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）を材料とする支持基板上に単層のグラフェンを形成した。単層のグラフェンはＣＶＤにより合成した。グラフェンを、パターニングされたレジストが形成された基板に密着させ、８０℃で加熱した。その後、レジストをアセトンにより溶解することで、グラフェンの一部をレジストとともに除去した。これにより、基板上にグラフェンのパターンを形成した。図６は、上記の方法によって基板上に形成されたグラフェンのパターンを示す顕微鏡像である。図６に示すように、レジストのパターンに応じたパターンを有するグラフェン２００を基板１００上に形成することができた。
【0035】
以上のように、開示の技術の実施形態に係るヘテロ積層デバイス１の製造方法は、第１の基板１１上に層状物質からなる第１の原子膜２１を形成する工程と、第１の原子膜２１をパターニングする工程と、第１の原子膜２１上に、第１の原子膜２１及び第１の基板を部分的に露出させるマスクを形成する工程と、第２の基板１２上に層状物質からなる第２の原子膜２２を形成する工程と、第１の原子膜２１及び第１の基板１１の露出部分と第２の原子膜２２とを密着させる工程と、第２の原子膜２２の一部をマスクとともに除去する工程と、を含む。
【0036】
本実施形態に係る製造方法によれば、第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２はＣＶＤ等の合成手法によって形成されるので、バルク結晶から剥離されるフレーク状の原子膜を用いることなくヘテロ積層デバイスを製造することができる。したがって、本実施形態に係る製造方法によれば、所望のサイズのヘテロ積層デバイスの効率的な製造が可能となる。
【0037】
ここで、図７Ａ～図７Ｅは、比較例に係るヘテロ積層デバイスの製造方法の一例を示す断面図である。第１の基板１１上に、第１の原子膜２１を形成する。その後、第１の原子膜２１をパターニングする（図６Ａ）。これら工程は、上記した開示の技術の実施形態に係る製造方法と同様である。次に、第１の原子膜２１の全体を覆うように第２の原子膜２２を第１の基板１１上に形成する（図７Ｂ）。第２の原子膜２２はＣＶＤ又は転写により形成される。次に、第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２をパターニングするためのマスク４３を第２の原子膜２２上に形成する（図７Ｃ）。次に、マスク４３を介して第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２を部分的エッチングすることにより、これらの原子膜をパターニングする（図７Ｄ）。次に、マスク４３を除去する（図７Ｅ）。
【0038】
比較例に係る製造方法によれば、第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２が共通のマスク４３を用いてパターニングされるので、これらの原子膜の端部の位置が揃う構造となる。この構造によれば、第１の原子膜２１にのみ接続される電極を形成することが困難となる。
【0039】
一方、開示の技術の実施形態に係る製造方法によれば、第２の原子膜２２のパターニングは、第１の原子膜２１とは独立に行われるので、第１の原子膜２１及び第２の原子膜２２に対して個別に電極を接続させた構造を形成することが可能となる。
【0040】
以上の実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１）
第１の基板上に層状物質からなる第１の原子膜を形成する工程と、
前記第１の原子膜をパターニングする工程と、
前記第１の原子膜上に、前記第１の原子膜及び前記第１の基板を部分的に露出させるマスクを形成する工程と、
第２の基板上に、前記第１の原子膜とは異なる層状物質からなる第２の原子膜を形成する工程と、
前記第１の原子膜及び前記第１の基板の露出部分と前記第２の原子膜とを密着させる工程と、
前記第２の原子膜の一部を前記マスクとともに除去する工程と、
を含むヘテロ積層デバイスの製造方法。
（付記１）
第１の基板上に層状物質からなる第１の原子膜を形成する工程と、
前記第１の原子膜をパターニングする工程と、
前記第１の原子膜上に、前記第１の原子膜及び前記第１の基板を部分的に露出させるマスクを形成する工程と、
第２の基板上に、前記第１の原子膜とは異なる層状物質からなる第２の原子膜を形成する工程と、
前記第１の原子膜及び前記第１の基板の露出部分と前記第２の原子膜とを密着させる工程と、
前記第２の原子膜の一部を前記マスクとともに除去する工程と、
を含むヘテロ積層デバイスの製造方法。
【0041】
（付記２）
前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜は、それぞれ化学気相堆積法を用いた合成によって得られた原子膜である
付記１に記載の製造方法。
前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜は、それぞれ化学気相堆積法を用いた合成によって得られた原子膜である
付記１に記載の製造方法。
【0042】
（付記３）
前記第１の原子膜に接続された第１の電極を形成する工程と、
前記第２の原子膜に接続された第２の電極を形成する工程と、
を更に含む付記１又は付記２に記載の製造方法。
前記第１の原子膜に接続された第１の電極を形成する工程と、
前記第２の原子膜に接続された第２の電極を形成する工程と、
を更に含む付記１又は付記２に記載の製造方法。
【0043】
（付記４）
前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜は、グラフェン又は層状カルコゲナイドである
付記１から付記３のいずれか１つに記載の製造方法。
前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜は、グラフェン又は層状カルコゲナイドである
付記１から付記３のいずれか１つに記載の製造方法。
【0044】
（付記５）
前記マスクは、熱硬化性を有するレジストであり、
前記第１の原子膜及び前記第１の基板の露出部分と前記第２の原子膜とを密着させる工程において、前記レジストの硬化温度よりも低い温度で、前記第１の基板、前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜を含む積層体を加熱する
付記１から付記４のいずれか１つに記載の製造方法。
前記マスクは、熱硬化性を有するレジストであり、
前記第１の原子膜及び前記第１の基板の露出部分と前記第２の原子膜とを密着させる工程において、前記レジストの硬化温度よりも低い温度で、前記第１の基板、前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜を含む積層体を加熱する
付記１から付記４のいずれか１つに記載の製造方法。
【0045】
（付記６）
前記第１の原子膜の構成元素を前記第１の基板上に堆積させることによって、前記第１の原子膜を前記第１の基板上に形成する
付記１から付記５のいずれか１つに記載の製造方法。
前記第１の原子膜の構成元素を前記第１の基板上に堆積させることによって、前記第１の原子膜を前記第１の基板上に形成する
付記１から付記５のいずれか１つに記載の製造方法。
【0046】
（付記７）
前記第１の基板とは異なる第３の基板上に形成された前記第１の原子膜を、前記第１の基板上に転写することによって前記第１の原子膜を前記第１の基板上に形成する
付記１から付記５のいずれか１つに記載の製造方法。
前記第１の基板とは異なる第３の基板上に形成された前記第１の原子膜を、前記第１の基板上に転写することによって前記第１の原子膜を前記第１の基板上に形成する
付記１から付記５のいずれか１つに記載の製造方法。
【0047】
（付記８）
前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜は、遷移金属ダイカルコゲナイド、１３族カルコゲナイド、１４族カルコゲナイド又はビスマスカルコゲナイドである
付記１から付記７のいずれか１つに記載の製造方法。
前記第１の原子膜及び前記第２の原子膜は、遷移金属ダイカルコゲナイド、１３族カルコゲナイド、１４族カルコゲナイド又はビスマスカルコゲナイドである
付記１から付記７のいずれか１つに記載の製造方法。
【符号の説明】
【0048】
１１ 第１の基板
１２ 第２の基板
２１ 第１の原子膜
２２ 第２の原子膜
３１ 第１の電極
３２ 第２の電極
４１、４２、４３ マスク
１２ 第２の基板
２１ 第１の原子膜
２２ 第２の原子膜
３１ 第１の電極
３２ 第２の電極
４１、４２、４３ マスク
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図3E】
【図3F】
【図3G】
【図3H】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図7C】
【図7D】
【図7E】
