CN106898542B - 一种在基材上形成目标材料特征件的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明概念的一个方面，提供了一种在基材上形成目标材料特征件的方法，所述方法包括：在基材上形成牺牲材料特征件；以及通过沉积工艺形成目标材料的所述特征件,在该过程中通过用沉积工艺前体形成挥发性反应产物来从所述基材上去除牺牲材料的特征件，其中所述牺牲材料被所述目标材料替代，所述目标材料选择性地沉积在基材的被牺牲材料的特征件覆盖的表面部分上，形成目标材料的所述特征件。

Description

一种在基材上形成目标材料特征件的方法
技术领域
本发明概念涉及在基材上形成目标材料特征件的方法。
背景
在半导体器件制备中，经常需要在基材上形成特征件，所述特征件的形状和尺寸取决于要被制备的器件的类型。用于形成特征件的标准技术包括使用例如光刻和蚀刻的组合来图案化材料层。不过该技术的一个缺点是蚀刻剂可与被图案化的材料反应，这样会在所述特征件的边缘(即在蚀刻过程中形成的所述特征件的边界表面)对材料的电子特性造成负面影响。当器件尺寸以及特征件的尺寸减小时，所述缺点可能更显著。
发明内容
鉴于上述内容，本发明概念的总体目的是提供另一种在基材上形成目标材料特征件的技术，其不存在或至少减少了现有的图案化技术中的缺点。可从下文中理解其它目的：
根据本发明概念的一个方面，提供了一种在基材上形成目标材料特征件的方法，所述方法包括：
在基材上形成牺牲材料的特征件；以及
通过沉积工艺形成目标材料的所述特征件,在该过程中通过用沉积工艺前体形成挥发性反应产物来从所述基材上去除牺牲材料的特征件，其中所述牺牲材料被所述目标材料替代，所述目标材料选择性地沉积在基材的被牺牲材料的特征件覆盖的表面部分上，形成目标材料的所述特征件。
通过所述发明方法，提供选择性的沉积工艺，其中可将牺牲层的图案转移到目标材料上。由此可以通过使用牺牲层作为中间体或模板将材料形成成具有期望几何形状的特征件，原本使用常规光刻和蚀刻处理所述材料可能具有挑战性或不可能完成(例如，由于不与蚀刻剂形成挥发性化合物)。同样，通过不依赖于蚀刻工艺，可避免目标材料和蚀刻剂之间的反应。
通常，可由可使用光刻来图案化的材料形成牺牲层。
在下文中，牺牲材料的特征件和目标材料的特征件也可分别称为牺牲特征件和目标特征件。
根据一个实施方式，所述牺牲材料包括在与沉积工艺的所述前体的反应中作为共试剂的牺牲元素。
因此，牺牲材料的存在是与前体的反应的一个条件，由此可知特别通过牺牲材料的特征件的尺寸决定的牺牲元素的量至少部分地控制目标材料的特征件的最终尺寸。因此，牺牲层的图案化影响目标材料的特征件的位置以及纵向、横向和厚度尺寸。例如，共试剂可用作还原剂或参与配体交换反应。
根据一个实施方式，所述前体包括用于形成目标材料的目标元素和反应元素的化合物，牺牲材料包含在与所述前体的反应中作为共试剂并与所述反应元素形成挥发性反应产物的牺牲元素，其中将所述目标元素沉积在基材上。
因此，可形成由单一类型的化学元素组成的目标材料。结合前述实施方式讨论的优点也适用于此实施方式。
根据一个实施方式，沉积工艺包括将基材暴露于第一前体和第二前体，
所述第一前体包括用于形成目标材料的第一目标元素和第一反应元素的化合物，
所述牺牲层包含在与所述第一前体的反应中作为共试剂并与所述第一反应元素形成挥发性反应产物的牺牲元素，其中将所述第一目标元素沉积在基材上；以及
第二前体包含用于和第一目标元素结合形成目标材料的第二目标元素的化合物，以及第二反应元素，其中所述第二目标元素与沉积在基材上的第一目标元素反应以形成目标材料，并且所述第二反应元素形成挥发性反应产物。
因此，可形成由两种类型的化学元素的组合组成的目标材料。结合前述实施方式讨论的优点也适用于此实施方式。
在任何上述实施方式中的沉积工艺可以是化学气相沉积工艺、脉冲化学气相沉积工艺(pulsed chemical vapor deposition process)或原子层沉积工艺。
沉积工艺的一种前体或多种前体可以是气态的。
根据一个实施方式，在基材上形成牺牲材料的特征件包括在基材上形成牺牲材料层并使用光刻和蚀刻工艺图案化所述牺牲材料层。
因此，可使用常规且容易可得的图案化工艺来图案化所述牺牲层。优选地，可形成的牺牲层的单层层数为1-10层。
根据一个实施方式，牺牲材料的特征件包括至少一个纳米结构。因此，可将目标材料形成为纳米结构特征件。
根据一个实施方式，所述至少一个纳米结构包括沿所述基材延伸的至少一根纳米线。因此，可将目标材料形成成水平纳米线特征件。形成纳米线的纳米结构可理解为呈现细长形状的纳米结构。所述纳米线的宽度可为例如5-10nm。
也可以量子点的形状形成所述纳米结构。本文中，量子点形状应理解为具有横向延伸的特征件，所述横向延伸不超过10nm，更优选地不超过5nm。
根据一个实施方式，所述牺牲材料的特征件在基材的缓冲层上形成，该缓冲层对沉积工艺的前体是惰性的。因此，所述缓冲层可防止下方材料与沉积工艺的前体反应。
根据一个实施方式，牺牲层包含Si、Al、Ti、TiN、Hf、Sn、Zr或Ta。这些材料的每种都能形成同时含有氯化物基前体和氟化物基前体的挥发反应产物。用于这些材料层的沉积和图案化的工艺同样是精确且可靠的。
根据一个实施方式，沉积工艺包括含有过渡金属源的前体。从而可形成包含过渡金属的目标材料特征件。具体地，所述前体可包含过渡金属和氟化物/氟离子或氯化物/氟离子的化合物。过渡金属可为钨(W)或钼(Mo)。
通过将目标材料特征件经过硫化或硒化处理，可将过渡金属材料的目标材料特征件转化为过渡金属二硫属化物(TMDC)材料的特征件。
根据一个实施方式，沉积工艺包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体。
从而可形成包含过渡金属二硫属化物(TMDC)的目标层。通过使用第一和第二前体形成TMDC，目标材料特征件可以是TMDC单层的堆叠体。TMDC的单层(也可表示为MX2)包含夹在两层硫属原子X之间的一层过渡金属原子M。
发明人意识到，本发明方法可优选用于形成MX2的图案。通过常规光刻方法图案化MX2层可能在不同循环中由于MX2的结构而需要蚀刻剂的组合。此外，通过常规图案化和蚀刻技术得到的MX2层的纳米结构可能具有未钝化的边缘(不饱和的“悬空”金属键，硫属原子-空位)或含有来自蚀刻工艺的杂质/残留物。MX2边缘和边缘末端的结构以及边缘原子的钝化可改变MX2纳米簇的电子特性并使得它们易于被氧化。由于MX2可被直接置于所需形状的特征件中，本发明方法避免了这些问题。具体地，所述方法能形成TMDC大致“2D”的特征件(即二维的层或膜)。
第一前体的过渡金属可为钨(W)或钼(Mo)。第一前体可以是过渡金属和氟化物/氟离子或氯化物/氯离子的化合物。第二前体的硫属元素可以是硒(Se)、硫(S)或碲(Te)。第二前体可以是硫属元素和氢(H2)的化合物。
根据一个实施方式，所述牺牲材料的特征件在Al2O3层、SiO2层、Si3N4层、过渡金属二硫属化物层、石墨烯层或金属层上形成。这些材料在沉积工艺过程中基本对于与所述前体或它们的元素的反应惰性。特别是它们对于过渡金属基前体和氟化物(氟离子)/氯化物(氯离子)基前体惰性。
根据一个实施方式，沉积工艺包括第一前体和第二前体，其中第一前体选自下组：WF6、MoCl3、MoCl4、MoCl5、WCl4、WCl5、WCl6、WO2Cl2，其中第二前体选自下组：H2S、H2Se、H2Te、H2O、O2等离子体、O3、NH3、基于C的化合物。
根据一个实施方式，在基材上形成至少一个离散牺牲材料特征件(例如通过在基材上形成牺牲材料层并图案化所述牺牲材料层使其包含至少一个离散牺牲材料特征件)，其中在所述沉积工艺过程中，所述至少一个特征件的每个被包含过渡金属二硫属化物材料的一层或多层单层的目标材料的各个特征件所替代，所述方法还包括：
在所述沉积工艺之后，通过进行横向沉积工艺在目标材料的每个特征件的边缘部分沉积所述过渡金属二硫属化物材料，其中增加目标材料的每个特征件的横向尺寸。
从而，可形成在基材的水平面上具有增加的延伸的TMDC目标材料的大致“2D”的特征件。可优选将牺牲层图案化成包含在基材上空间分布的多个离散牺牲特征件。从而，在额外的沉积工艺中，在(第一)沉积工艺中形成的目标材料的原始特征件作为成核中心。离散特征件的位置控制了最终得到的特征件的位置。横向生长过程控制了最终得到的特征件的横向尺寸。
在本文中，特征件的边缘部分应理解为特征件的垂直延伸/横向面对表面部分。
特征件的横向尺寸应理解为过渡金属二硫属化物材料在层/晶体面上的尺寸或延伸。
根据上述实施方式，即可通过包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体的沉积工艺来形成在(第一)沉积工艺中形成目标特征件的过渡金属二硫属化物材料。
横向沉积工艺可以是化学气相沉积工艺、脉冲化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺。横向沉积工艺包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体。过渡金属源可包括钨(W)或钼(Mo)。硫属元素源可包括硒(Se)、硫(S)或碲(Te)。
优选地，可形成牺牲材料的各个特征件，并且横向延伸不超过10nm，更优选不超过5nm。牺牲材料的各个特征件的厚度可对应于要形成的MX2目标材料的1-10层单层的高度。因此，牺牲材料的各个特征件的横向尺寸，以及因此得到的目标材料的各个特征件的横向尺寸可小于在使用常规方法得到的多晶MX2膜中晶体的尺寸。这能形成MX2的单晶特征件。通过横向沉积工艺，可增加每个MX2特征件的横向延伸同时保持单晶性质。
根据一个实施方式，在基材的模板层上形成牺牲材料的特征件。模板层可在横向沉积工艺过程中控制目标材料的生长前锋的取向。
根据一个实施方式，所述方法还包括，在所述横向沉积工艺之后，通过进行另外的横向沉积工艺而在目标材料的所述特征件的边缘部分上沉积另外的过渡金属二硫属化物，其与目标材料的过渡金属二硫属化物不同。因此，可进一步增加目标材料的所述特征件的横向尺寸，并可形成含有第一和第二过渡金属二硫属化物的杂体系(heterosystem)。通过离散的牺牲特征件的位置确定各个杂体系的位置。
另外的横向沉积工艺可以是化学气相沉积工艺、脉冲化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺。另外的沉积工艺可包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体。过渡金属源可包括钨(W)或钼(Mo)。硫属元素源可包括硒(Se)、硫(S)或碲(Te)。
根据一个实施方式，在基材上形成至少一个离散牺牲材料特征件(例如通过在基材上形成牺牲材料层并将所述牺牲材料层图案化成包括至少一个离散牺牲材料特征件)，所述方法还包括：
在基材上形成一组掩模部分，其是相互分开的，从而在每对相邻掩模部分之间形成沟槽，并且所述至少一个离散牺牲特征件的每个在各个沟槽中形成，
其中，在所述沉积工艺过程中，每个离散牺牲材料特征件被目标材料的各个特征件所替代，其中所述目标材料包含一层或多层过渡金属二硫属化物的单层，
该方法还包括：
在所述沉积工艺之后，通过进行横向沉积工艺在目标材料的所述至少一个特征件的每个的边缘部分上沉积与目标材料的过渡金属二硫属化物不同的另外的过渡金属二硫属化物材料，其中目标材料的每个特征件的横向尺寸增加。
从而，可形成第一过渡金属二硫属化物和第二过渡金属二硫属化物的杂体系。该方法可特别用于在过渡金属二硫属化物材料体系中形成p-n结。
可在目标材料的所述至少一个特征件的两个相反边缘部分上形成另外的(第二)过渡金属二硫属化物材料。因此，第一过渡金属二硫属化物材料可夹在两个另外的(第二)过渡金属二硫属化物材料的特征件之间。
在其上沉积了另外的(第二)过渡金属二硫属化物材料的一个边缘部分或多个边缘部分可以是不面朝掩模部分的一个边缘部分或多个边缘部分。也就是说，朝向沿着沟槽的边缘部分。
根据上述实施方式，即可通过包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体的沉积工艺来形成在(第一)沉积工艺过程中形成目标特征件的过渡金属二硫属化物材料。
横向沉积工艺可以是化学气相沉积工艺、脉冲化学气相沉积工艺或原子层沉积工艺。沉积工艺可包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体。
根据一个实施方式，所述方法还包括在所述另外的横向沉积工艺之后去除所述掩模一些部分的集合。
根据一个实施方式，在基材上形成纳米线形式的牺牲材料的至少一个牺牲特征件(例如通过在基材上形成牺牲材料层并将所述牺牲材料层图案化成包括至少一根纳米线)，所述方法还包括：
在基材上形成支撑特征件，形成的所述支撑特征件用以支撑至少一个目标材料的所述特征件；并且
在形成目标材料的所述至少一个特征件之后，去除在目标材料的所述至少一个特征件之下的材料，其中目标材料的所述至少一个特征件通过支撑特征件变为悬置在基材的表面上方。
这能形成目标材料的悬置的纳米线。纳米线可理解为呈现细长形状的纳米结构。所述纳米线的宽度可为例如5-10nm。
可在形成目标材料之前形成支撑特征件。
可形成各个支撑特征件以支撑目标材料的至少一个所述特征件中的每一个。
可将支撑特征件形成成跨越所述至少一根纳米线中的每一根。可将各个支撑特征件形成成跨越所述至少一根纳米线中的每一根。在沉积工艺过程中，由支撑特征件暴露的至少部分牺牲材料特征件可被目标材料替代。
目标材料可包含一层或多层过渡金属二硫属化物材料的单层。根据上述实施方式，即可通过包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体的沉积工艺来形成形成目标特征件的过渡金属二硫属化物材料。沉积工艺可包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体。
在去除目标材料下方的材料之前可将支撑特征件连接至至少一个目标材料特征件的至少一个末端部分。所述方法还可包括，在去除在目标材料下方的材料之前，进行退火处理，从而所述牺牲材料特征件变为与支撑特征件连接。
附图说明
上文以及本发明概念的其他目的、特征件和优点将通过以下说明和本发明概念的优选实施方式的非限制性的详细阐述，并参考附图来更好地理解。在附图中，除非另外说明相同的编号用于相同的元件。
图1a-c示意性地说明了形成特征件的方法。
图2a-c示意性地说明了形成悬置的特征件的方法。
图3a-d示意性地说明了形成过渡金属二硫属化物材料的特征件和包含两种过渡金属二硫属化物材料的异质结特征件的方法。
图4a-c示意性地说明了形成包含两种过渡金属二硫属化物材料的异质结特征件的方法。
优选实施方式的详述
图1a-c示意性地说明了在基材100上形成目标材料的特征件110的方法。
图1说明了以从下至上的方向堆叠的层，其包括基材层102、缓冲层104和牺牲材料层106。根据下文，基材层102和缓冲层104形成了基材100，在基材100上将形成特征件110。
应注意，图1a仅显示了基材100的一部分，基材100可水平/横向延伸到图1a中所显示的部分以外。
根据所述方法，将牺牲材料层106图案化以形成图1b所示的牺牲材料108的特征件。可通过使用光刻和蚀刻工艺图案化牺牲材料层106来形成特征件108。特征件108也可使用原子层沉积(ALD)工艺直接在基材100上形成。
在图1b中，特征件108形成了细长的纳米结构，例如纳米线。不过其也可能形成与特征件108不同的，例如分布在基材100的水平延伸的表面平面上的两根和更多根纳米线。也可图案化牺牲材料层106以得到例如纳米点或纳米点簇的其他纳米结构。
形成特征件108之后，进行沉积工艺。沉积工艺将在下文中更详细地公开，其包括对基材100和特征件108施加一种或多种前体，如图1b中标记符号P所示意性表示的。在沉积过程中，通过用沉积工艺的前体形成挥发性反应产物将牺牲材料的特征件108从基材110上去除。从而，牺牲材料的特征件108被目标材料替代，所述目标材料选择性地沉积在基材100的表面部分上，在沉积工艺P之前，基材100的表面部分被牺牲材料的特征件108覆盖。
图1c显示了沉积工艺的结果，其中牺牲材料的特征件108被目标材料的特征件110替代。
牺牲材料包含牺牲元素，其作为与沉积工艺P的前体一起使用的共试剂。所述牺牲元素可在与前体的反应中用作还原剂。不过，根据牺牲元素和前体的类型，理论上牺牲元素也可能在与前体的反应中用作氧化剂，或形成在配体交换反应中的共试剂。
由于沉积工艺是这样的：在基材100上形成目标材料包括牺牲元素与前体之间的反应，因此沉积工艺变为“自限制”的。换而言之，当通过与前体反应去除了牺牲材料的特征件108时，特征件110的形成将停止。因此，可形成的目标材料的特征件110的尺寸基本对应于牺牲材料的特征件108的原始尺寸。因此，特征件108的尺寸可“转化”成特征件110的尺寸。例如，具有1-10层单层(牺牲元素)的厚度的特征件108可用于形成具有相应厚度的目标材料的特征件110。因此，特征件110可形成2D材料特征件。
结合图1a-c阐述的方法可用于形成仅包含单一化学元素的目标材料的特征件110。所述沉积工艺可包括将带有在其上形成的特征件108的基材100暴露于单一前体P中，所述单一前体P包含目标化学元素和反应化学元素的化合物。目标化学元素是前体的元素，其最终会形成目标材料的特征件110。反应化学元素是将与形成特征件108的牺牲材料的牺牲化学元素形成共试剂的前体的元素。牺牲化学元素与反应化学元素反应以形成挥发性反应产物。因此，在与前体的反应过程中将特征件108从基材100上去除，并用固体形式的目标化学元素的特征件110替代特征件108。
结合图1a-c阐述的方法也可用于形成包含第一和第二目标化学元素的化合物的目标材料的特征件110。所述沉积工艺可包括将具有在其上形成的特征件108的基材100暴露于含有第一前体和第二前体的前体P的组合。第一前体包含第一目标化学元素和第一反应化学元素的化合物。第二前体包含第二目标化学元素和第二反应化学元素的化合物。
第一目标化学元素和第二目标化学元素是最终会形成目标材料化合物的元素。第一反应化学元素是将与形成特征件108的牺牲材料的牺牲化学元素一起形成共试剂的第一前体的元素。
牺牲化学元素与第一反应化学元素反应以形成挥发性反应产物。因此，在与第一前体的反应过程中将牺牲化学元素从基材100上去除，并用固体形式的第一目标化学元素替代牺牲化学元素。沉积在基材100上的第一目标化学元素与第二前体反应，形成第一和第二目标化学元素的固体化合物，其中第二前体的第二反应元素形成了挥发性反应产物。应理解，在与第一前体的反应过程中牺牲化学元素的去除可以是循序渐进的，这意味着在第一前体的每个循环中去除牺牲材料的特征件108的一部分。
如图1a-c所说明的，基材100可包括缓冲层104，其形成在基材层102之上。缓冲层104包含对于沉积工艺的前体(P)惰性的材料。因此，缓冲层104可防止下方材料与沉积工艺的前体反应。
基材层102可能有不同组成。例如，基材层102可以是硅基(Si)基材，例如绝缘体上硅(SOI)基材。基材层102可是砷化镓基材、砷磷化镓基材、砷化铟镓基材、硅锗基材、玻璃上硅基材、蓝宝石上硅基材或绝缘体上锗基材。可通过Al2O3层、SiO2层、Si3N4层、过渡金属二硫属化物(TMDC)层、石墨烯层或金属层形成缓冲层104。
结合图1a-c阐述的方法可应用于各种材料体系。
所述方法可用于形成包含过渡金属的目标材料的特征件110。所述沉积工艺可包括将具有在其上形成的特征件108的基材100暴露于含有过渡金属源(即过渡金属元素)的前体。
所述前体可包含过渡金属元素和氟化物/氟离子或氯化物/氯离子的化合物。牺牲材料可由硅(Si)、铝(Al)、钛(Ti)、氮化钛(TiN)、铪(Hf)、钽(Ta)、锡(Sn)或锆(Zr)形成。这些材料的每一种都能用氯化物基前体或氟化物基前体形成挥发性反应产物。牺牲材料可是无定形材料或晶体材料。沉积工艺可是(脉冲)化学气相沉积(CVD)工艺。
可通过使由Si、Al、Ti或TiN形成的特征件108在沉积工艺过程中经受前体化合物WF6来形成钨(W)的特征件110。例如，可在100-500Pa的压力下在反应室中进行CVD工艺。反应室中的环境温度可为100-550℃。可以10-700标准立方厘米每分钟(SCCM)的流速引入前体化合物。
或者W的特征件110可通过在沉积工艺中使特征件108经受前体化合物WCl4、WCl5、WCl6或WO2Cl2，来用Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成。例如，可用与前述例子中相似的工艺参数进行CVD工艺。
可通过在沉积工艺中使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受前体化合物MoCl3、MoCl4或MoCl5来形成钼(Mo)的特征件110。例如，可用与前述例子中相似的工艺参数进行CVD工艺。
可通过硫化或硒化处理将根据上文所述形成的过渡金属(例如W或Mo)的特征件转化成具有化学通式MX2(例如WS2、WSe2、MoS2或MoSe2)的过渡金属二硫属化物(TMDC)的特征件。硫化和硒化处理是本领域技术人员已知的，因此将不再在本文中详细说明。不过，在本文中，为了获得具有良好电性能的MX2的特征件的目的，所述工艺可在至少450℃，优选至少700℃，或更优选在800-1000℃的温度下进行。
结合图1a-c所述的方法也可直接用于形成包含MX2的目标材料的特征件110。
所述沉积工艺可包括将具有在其上形成的特征件108的基材100暴露于含有过渡金属源/元素的第一前体和含有硫属元素源/元素的第二前体中。
第一前体可包含过渡金属元素和氟化物/氟离子或氯化物/氯离子的化合物。第二前体可包含硫属元素元素和氢H2的化合物。可由Si、Al、Ti、TiN、Hf、Sn、Zr或Ta形成牺牲材料。这些材料的每一种都能形成含有氯化物基前体或氟化物基前体的挥发反应产物。牺牲材料可是无定形材料或晶体材料。沉积工艺可是ALD工艺或(脉冲)化学气相沉积(CVD)工艺。
可通过使由Si、Al、Ti、TiN或Hf形成的特征件108经受第一前体化合物WF6和第二前体化合物H2S来形成WS2的特征件110。在由Si形成的牺牲材料的情况中，WS2材料以两步法反应过程形成：
(1)2WF6 (g)+3Si(s)->2W(s)+3SiF4 (g)
(2)W(s)+2H2S(g)->WS2 (s)+2H2 (g)
在由Al、Ti、TiN或Hf形成的牺牲材料(即通过用Al、Ti、TiN或Hf替代反应式中出现的Si)的情况下，可以以相应的方式描述反应过程。在任何情况下，反应室中的温度可大约为400-450℃。
也可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物WCl4、WCl5、WCl6或WO2Cl2和第二前体化合物H2S来形成WS2的特征件110。
可通过使由Si、Al、Ti、TiN或Hf形成的特征件108经受第一前体化合物WF6和第二前体化合物H2Se来形成WSe2的特征件110。
也可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物WCl4、WCl5、WCl6或WO2Cl2和第二前体化合物H2Se来形成WSe2的特征件110。
可通过使由Si、Al、Ti、TiN或Hf形成的特征件108经受第一前体化合物WF6和第二前体化合物H2Te来形成WTe2的特征件110。
也可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物WCl4、WCl5、WCl6或WO2Cl2和第二前体化合物H2Te来形成WTe2的特征件110。
可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物MoCl3、MoCl4或MoCl5和第二前体化合物H2S来形成MoS2的特征件110。
可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物MoCl3、MoCl4或MoCl5和第二前体化合物H2Se来形成MoSe2的特征件110。
可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物MoCl3、MoCl4或MoCl5和第二前体化合物H2Te来形成MoTe2的特征件110。
结合图1a-c所述的方法也可用于形成包含非TMDC的其他类型化合物的目标材料的特征件110：
可通过使由Si、Al、Ti、TiN或Hf形成的特征件108经受第一前体化合物WF6和第二前体化合物NH3来形成氮化钨(WN)的特征件110。
也可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物WCl4、WCl5、WCl6或WO2Cl2和第二前体化合物NH3来形成WN的特征件110。
可通过使由Si、Al、Ti、TiN或Hf形成的特征件108经受第一前体化合物WF6和包含碳(C)的第二前体化合物来形成碳化钨(WC)的特征件110。
也可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物WCl4、WCl5、WCl6或WO2Cl2和包含C的第二前体化合物来形成WC的特征件110。
可通过使由Si、Al、Ti、TiN或Hf形成的特征件108经受第一前体化合物WF6和第二前体化合物H2O、O3等离子体或O2等离子体来形成钨氧化物(WOx)的特征件110。
可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物MoCl3、MoCl4或MoCl5和第二前体化合物H2O、O3等离子体或O2等离子体来形成钼氧化物(MoOx)的特征件110。
可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的特征件108经受第一前体化合物MoCl3、MoCl4或MoCl5和第二前体化合物NH3来形成氮化钼(MoN)的特征件110。
可通过使由Sn、Ti、Zr、Hf、Al或Ta形成的氯化物特征件108经受第一前体化合物MoCl3、MoCl4或MoCl5和含C的第二前体化合物来形成碳化钼(MoC)的特征件110。
图2a-c示意性地说明了将目标材料的特征件110形成成悬置在基材110的水平表面上方的方法。该方法对上述讨论的牺牲材料和目标材料的各种组合具有一般适用性。不过，考虑到在制造功率高效的半导体器件方面它们具有有利的电性能，图2a-c中的方法可特别优选地用于形成MX2材料的悬置特征件110。例如，可使用上文所公开的牺牲材料、目标材料以及第一和第二前体的组合由WS2、WSe2、WTe2、MoS2、MoSe2或MoTe2形成特征件110。
图2a说明了在基材100的缓冲层104上形成的牺牲材料的特征件108。可以与上述结合图1a-c讨论的相同的方法形成特征件108。
在基材层102上形成支撑特征件112。在特征件108的末端部分形成支撑特征件112。或者，支撑特征件112可跨越特征件108。在这种情况中，特征件108可甚至延伸到支撑特征件112以外以在支撑特征件112的两个相反边上横向突出。在任何情况中，可在特征件108的相反末端部分上形成对应于支撑特征件112的第二支撑特征件(未在图2中显示)，其中将要形成的悬置特征件110可在其两个末端被支撑。
与结合图1a-c讨论的方法类似，进行沉积工艺，其中形成特征件108的牺牲材料被形成特征件110的目标材料替代。在支撑特征件112跨越特征件108的情况中，被支撑特征件112覆盖的支撑特征件108的牺牲材料可完全或部分被目标材料替代。
图2b显示了在缓冲层104上形成的特征件110，其带有在目标特征件110的末端部分形成的支撑特征件112。将支撑特征件112形成成支撑特征件110。出于此目的，可在去除特征件110下方的基材100的材料之前，将支撑特征件112与特征件110的末端部分连接。可通过进行退火处理，从而在特征件110和支撑特征件112之间的界面处形成化学键得到所述连接。形成特征件110之后，从基材层102上选择性地去除缓冲层104。不过支撑特征件112支撑了特征件110，因此特征件110成为悬置在基材层102的水平表面上方。
可在蚀刻工艺中去除缓冲层104。通常，可在蚀刻工艺中去除缓冲层104，所述蚀刻工艺适用于以比蚀刻支撑特征件112的材料、特征件110的目标材料和基材层102的材料更高的速率蚀刻缓冲层104。
可通过Al2O3层、SiO2层、Si3N4层、TMDC层、石墨烯层或金属层形成缓冲层104。可用不同于缓冲层104的材料形成支撑特征件112，这使得选择性地从基材层102上去除缓冲层104而不用去除支撑特征件112。如果由SiO2形成缓冲层104(例如可用等离子体增强CVD工艺形成)，由具有足够密度的结晶的Al2O3或Si3N4形成支撑特征件112，那么可使用HF基蚀刻剂从基材层102上选择性地去除缓冲层104。
在基材100不包括缓冲层104的情况中，可直接在基材层102上形成特征件110。在该情况中，可在在其上形成特征件110之后通过去除在特征件110之下的基材层102的材料而减小基材层102的厚度来提供特征件110的悬置。例如可通过蚀刻基材层102直到所需的厚度来实现这一点，由此得到所述特征件与基材层102的表面之间所需的垂直间隔。
图3a-c说明了形成具有增加的并原则上是任意的横向延伸的目标材料的特征件的方法。该方法对上述讨论的牺牲材料和靶材料的各种组合具有一般适用性。不过，考虑到在制造功率高效的半导体器件方面它们具有有利的电性能，图3a-c中的方法可特别优选地用于形成MX2材料的特征件110。例如，可使用上文所公开的牺牲材料、目标材料以及第一和第二前体的组合由WS2、WSe2、WTe2、MoS2、MoSe2或MoTe2形成特征件110。
图3a和3b分别以透视图和俯视图显示了具有在其上形成的两个相互在空间上分布的离散特征件110的基材100。不过该方法不限于两个这样的特征件110，也同样适用于更少或更多数量的所述特征件110。
可使用结合图1a-c所述的方法，例如通过将牺牲材料层106图案化成包含所需数量的离散结构(所述离散结构随后被目标材料的各个特征件110所替代)来形成特征件110(其可表征为“纳米点”)。
优选地，可控制牺牲材料的每个特征件的尺寸，从而目标材料的特征件的尺寸变得小于使用常规方法得到的多晶MX2膜的晶体的尺寸。这能形成MX2的单晶特征件。例如可将牺牲材料层106图案化成包含所需数量特征件，每个特征件具有牺牲材料的1-10层单层的厚度和5-10nm的横向延伸。从而牺牲材料的每个特征件可用于形成具有相应尺寸的目标材料的各个特征件。特征件110可表征为具有一层或多层单层MX2的二维特征件。
可在模板层114上形成牺牲材料的特征件，其中也可在模板层114上形成特征件110。模板层114的功能是在下文所述的横向侧生长过程中控制生长前锋的取向。形成模板层114从而在形成模板层114的材料的晶体结构和特征件110的晶体结构之间存在结晶关系。例如，可由与形成特征件110的材料不同的蓝宝石、GaN、AlN、石墨烯或薄层MX2材料形成模板层114。如果不需要控制生长前锋，可省略牺牲层114，其中特征件110可直接在基材层102上或在缓冲层104(如果存在)上形成。
在特征件110在基材100上形成的沉积工艺之后，在基材100上进行横向沉积工艺。横向沉积工艺包括在特征件110的边缘部分(即垂直表面部分)上沉积形成特征件110的MX2材料。如图3所述，横向生长工艺的结果是增加特征件110的横向尺寸，以形成扩大的MX2特征件116。从而在第一沉积工艺过程中形成的原始特征件110可在横向生长过程中作为成核中心。在图3c中，特征件116例如显示为三角形形状。不过更通常地，特征件116可根据特征件110的初始形状和/或MX2材料的晶体结构表示其他形状。随着特征件110的横向尺寸减少，后者的因素可以具有增加重量。
横向生长工艺包括含有过渡金属源(M)的第一前体和含有硫属元素源(X)的第二前体。在横向生长工艺中使用的前体会导致MX2材料的沉积，其基本限制了特征件110的垂直表面。换而言之，在特征件110上横向生长率会比垂直生长率大。该选择性的结果是，与MX2的基面相比，晶体边缘的反应性更高。因此，限制过渡金属源前体的部分压力(以得到低的沉积速率)会导致在特征件110上MX2材料的显著横向沉积。
例如，可在包括气相前体MoO3和S的沉积工艺中，在MoS2的特征件110上横向生长MoS2。反应室中的环境温度可为650℃。也可在包括前体Mo(CO)6、(C2H5)2S和H2的CVD工艺中生长MoS2。反应室中的环境温度可为550℃。可在包括前体W(CO)6、(C2H5)2S和H2的CVD工艺中在WS2的特征件110上横向生长WS2。在该情况中，反应室中的环境温度也可为550℃。
图3d说明了在图3a-c中所示的工艺的扩展。根据此扩展，在特征件110的侧边上MX2材料的横向沉积工艺以形成扩大的特征件116之后，通过进行另外的横向沉积工艺在特征件116的垂直表面部分上生长另外的MX2材料。如图3d所述，另外的横向生长工艺的结果是增加特征件116的横向尺寸，以形成扩大的MX2特征件118。
所述另外的横向沉积工艺与第一横向沉积工艺相似，区别在于沉积的MX2材料与第一MX2材料不同。形成特征件116的MX2材料可表示为MX2 A。形成特征件118的MX2材料可表示为MX2 B。因此，特征件118包括MX2 A和MX2 B的杂体系。
图4a-c说明了形成杂体系的方法，其可用于形成杂结构半导体器件。该方法对上述讨论的牺牲材料和靶材料的各种组合具有一般适用性。不过，考虑到在制造功率高效的半导体器件方面它们具有有利的电性能，图4a-c中的方法可特别优选地用于形成MX2杂体系。例如，可由第一MX2材料(其可表示为MX2 A)形成特征件110，可由第二MX2材料(其可表示为MX2 B)形成特征件122，其中MX2 A和MX2 B可选自下组：WS2、WSe2、WTe2、MoS2、MoSe2和MoTe2。
图4a是基材100的俯视图，其中形成了一些牺牲材料的离散特征件108。可使用结合图1a所述的方法形成特征件108，包括将牺牲材料层106图案化成包括所需数量的牺牲材料的特征件108。如结合图3a所述的，可通过将牺牲材料层106图案化成包含所需数量的特征件，每个特征件具有牺牲材料的1-10层单层的厚度以及5-10nm的横向延伸，来形成特征件108(例如“纳米簇”)。
与结合图3a-c所述的方法相似，可任选地在模板层114上形成牺牲材料的特征件108。
所述方法还包括在基材100上形成一组掩模部分120，其相互隔开从而在每对相邻的掩模部分之间形成沟槽。掩模部分120与特征件108对齐，从而每个特征件108排布在各个沟槽中。可例如由Al2O3、Si3N4、SiO2、ZrO2、HfO2或hBN形成掩模部分120。
参见图4b，与上述方法相似，随后用目标材料MX2 A的特征件110替代特征件108。每个特征件110可表征为具有一层或多层单层MX2 A的二维纳米簇。
在特征件110在基材100上形成的沉积工艺之后，在基材100上进行横向生长工艺。横向生长工艺包括在特征件110的垂直表面部分上生长MX2 B材料的层。由于掩模部分120，横向生长发生在每个暴露的(即没有被掩模部分覆盖的)特征件110的垂直表面部分上。
如图4c中所示，横向生长工艺的结果是在掩模部分120之间的沟槽中，每组特征件122/110/122形成了MX2 B/MX2 A/MX2 B的杂体系。
任选地，生长MX2 B特征件122之后可去除掩模部分120。可通过对掩模部分的选择性蚀刻去除该掩模部分。例如，如果由无定形Al2O3形成掩模部分120，那么可使用HF基蚀刻剂或合适的液体溶剂来去除掩模部分120。
例如，可以与结合图3c和3d所示的相同方法在特征件WS2上生长MoS2的特征件122。
作为在牺牲特征件108之后且在MX2 A特征件之前形成掩模部分120组的替代方式，可在形成MX2 A特征件110之后且在形成MX2 B特征件122之前形成掩模部分120。
作为另一替代，可在基材上形成牺牲材料层之前在基材100上形成掩模部分120组。因此可在被掩模部分120暴露的基材100的表面部分上形成牺牲材料层。随后可通过在沟槽中图案化所示牺牲材料层部分来形成特征件108。
在上文中，主要参考有限数量的实施例来阐述本发明概念。不过，本领域技术人员应容易地理解，除了上文中公开的实施例外的在本发明概念的范围内，如所附权利要求书所限定的其它实施例也是可能的。

Claims (26)

1.一种在基材上形成目标材料特征件的方法，该方法包括：在基材上形成牺牲材料特征件；以及通过沉积工艺形成所述目标材料特征件,在该过程中通过用沉积工艺前体形成挥发性反应产物来从所述基材上去除牺牲材料特征件，其中所述牺牲材料被所述目标材料替代，所述目标材料选择性地沉积在基材的被牺牲材料特征件覆盖的表面部分上，形成所述目标材料特征件；
所述沉积工艺包括将基材暴露于第一前体和第二前体，
所述第一前体包括用于形成目标材料的第一目标元素和第一反应元素的化合物，
所述牺牲材料包含在与所述第一前体的反应中作为共试剂并与所述第一反应元素形成挥发性反应产物的牺牲元素，其中将所述第一目标元素沉积在基材上；以及
第二前体包含用于与第一目标元素组合形成目标材料的第二目标元素的化合物，以及第二反应元素，其中所述第二目标元素与沉积在基材上的第一目标元素反应以形成目标材料，并且所述第二反应元素形成挥发性反应产物。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述牺牲材料包括在与沉积工艺的所述前体的反应中作为共试剂的牺牲元素。
3.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述前体包括用于形成目标材料的目标元素和反应元素的化合物，牺牲材料包含在与所述前体的反应中作为共试剂并与所述反应元素形成挥发性反应产物的牺牲元素，其中将所述目标元素沉积在基材上。
4.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中在基材上形成牺牲材料特征件包括在基材上形成牺牲材料层并使用光刻和蚀刻工艺图案化所述牺牲材料层。
5.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述牺牲材料特征件包括至少一个纳米结构。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述至少一个纳米结构包括沿所述基材延伸的至少一根纳米线。
7.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述牺牲材料特征件在基材的缓冲层上形成，所述缓冲层对沉积工艺的前体是惰性的。
8.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述牺牲材料包含Si、Al、Ti、TiN、Hf、Sn、Zr或Ta。
9.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述沉积工艺包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体。
10.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述牺牲材料特征件在Al2O3层、SiO2层、Si3N4层、过渡金属二硫属化物层、石墨烯层或金属层上形成。
11.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中所述沉积工艺包括第一前体和第二前体，其中所述第一前体选自下组：WF6、MoCl3、MoCl4、MoCl5、WCl4、WCl5、WCl6、WO2Cl2，其中所述第二前体选自下组：H2S、H2Se、H2Te、H2O、O2等离子体、O3、NH3、基于C的化合物。
12.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中至少一个离散的牺牲材料特征件在基材上形成，其中在所述沉积工艺过程中，所述至少一个离散的牺牲材料特征件的每一个被目标材料的各个特征件所替代，其中所述目标材料包含一层或多层过渡金属二硫属化物材料的单层，所述方法还包括：在所述沉积工艺之后，通过进行横向沉积工艺在目标材料的每个特征件的边缘部分沉积所述过渡金属二硫属化物材料，在所述横向沉积工艺中增加目标材料的每个特征件的横向尺寸。
13.如权利要求12所述的方法，其中形成目标材料的所述沉积工艺包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体。
14.如权利要求13所述的方法，其中第一前体的所述过渡金属源包含钨（W）或钼（Mo），第二前体的所述硫属元素源包含硒（Se）、硫（S）或碲（Te）。
15.如权利要求13所述的方法，其中所述第一前体包含过渡金属和氟化物/氟离子或氯化物/氯离子的化合物，其中所述第二前体包含硫属元素和氢（H）的化合物。
16.如权利要求12所述的方法，其中所述牺牲材料特征件在基材的模板层上形成。
17.如权利要求12所述的方法，其还包括，在所述横向沉积工艺之后，通过进行额外的横向沉积工艺在目标材料的所述特征件的边缘部分上沉积额外的过渡金属二硫属化物材料。
18.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中至少一个离散的牺牲材料特征件在基材上形成，所述方法还包括：在基材上形成一组掩模部分，其是相互分开的，从而在每对相邻掩模部分之间形成沟槽，并且所述至少一个离散的牺牲材料特征件的每个在各个沟槽中形成，其中，在所述沉积工艺过程中，每个离散的牺牲材料特征件被各个目标材料特征件所替代，其中所述目标材料包含一层或多层过渡金属二硫属化物的单层，该方法还包括：在所述沉积工艺之后，通过进行横向沉积工艺在至少一个目标材料特征件的每个的边缘部分上沉积额外的过渡金属二硫属化物。
19.如权利要求18所述的方法，其中形成目标材料的所述沉积工艺包括含有过渡金属源的第一前体和含有硫属元素源的第二前体。
20.如权利要求19所述的方法，其中第一前体的所述过渡金属源包括钨（W）或钼（Mo），第二前体的所述硫属元素源包括硒（Se）、硫（S）或碲（Te）。
21.如权利要求19所述的方法，其中所述第一前体包含过渡金属和氟化物/氟离子或氯化物/氯离子的化合物，其中所述第二前体包括硫属元素和氢（H）的化合物。
22.如权利要求18所述的方法，其还包括在所述额外的横向沉积工艺之后去除所述一组掩模部分。
23.如权利要求1-2中任一项所述的方法，其中至少一个离散的牺牲材料特征件以纳米线的形式在基材上形成，其中在所述沉积工艺中，所述至少一个离散的牺牲材料特征件的每个被目标材料的各个特征件替代，所述方法还包括：在基材上形成支撑特征件，形成的所述支撑特征件用以支撑至少一个目标材料的所述特征件；并且在形成至少一个目标材料特征件之后，去除所述至少一个目标材料特征件下方的材料，其中所述至少一个目标材料特征件通过支撑特征件变为悬置在基材的表面上方。
24.如权利要求23所述的方法，其中在形成目标材料之前形成支撑特征件。
25.如权利要求23所述的方法，其中在去除位于目标材料下方的材料之前，支撑特征件与至少一个目标材料特征件的至少一个端部连接。
26.如权利要求23所述的方法，其中目标材料特征件包括过渡金属二硫属化物材料的一层或多层单层。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11037783B2 (en) 2018-09-25 2021-06-15 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Field effect transistor using transition metal dichalcogenide and a method for forming the same
CN109378267B (zh) * 2018-09-27 2021-03-26 华中科技大学 一种硫化钼薄膜及其制备方法
JP2022506456A (ja) * 2018-11-05 2022-01-17 ラム リサーチ コーポレーション エッチング層をエッチングするための方法
US20210404056A1 (en) * 2020-06-26 2021-12-30 Applied Materials, Inc. Ultra-thin films with transition metal dichalcogenides

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569179A (zh) * 2006-04-18 2012-07-11 气体产品与化学公司 形成受控的空隙的材料和方法
CN102770988A (zh) * 2010-02-25 2012-11-07 默克专利股份有限公司 第ⅳ族金属或者半导体纳米线织物
CN103382090A (zh) * 2013-07-11 2013-11-06 深圳市亚太兴实业有限公司 一种连续制备铜锌锡硫薄膜的方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7238594B2 (en) * 2003-12-11 2007-07-03 The Penn State Research Foundation Controlled nanowire growth in permanent, integrated nano-templates and methods of fabricating sensor and transducer structures
US7888583B2 (en) * 2007-05-07 2011-02-15 Wisconsin Alumni Research Foundation Semiconductor nanowire thermoelectric materials and devices, and processes for producing same
TWI509695B (zh) * 2010-06-10 2015-11-21 Asm Int 使膜選擇性沈積於基板上的方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102569179A (zh) * 2006-04-18 2012-07-11 气体产品与化学公司 形成受控的空隙的材料和方法
CN102770988A (zh) * 2010-02-25 2012-11-07 默克专利股份有限公司 第ⅳ族金属或者半导体纳米线织物
CN103382090A (zh) * 2013-07-11 2013-11-06 深圳市亚太兴实业有限公司 一种连续制备铜锌锡硫薄膜的方法

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