WO2021089425A1 - Verfahren zum abscheiden einer zweidimensionalen schicht sowie cvd-reaktor - Google Patents

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Kenneth B. K. Teo
Clifford Mcaleese
Ben Richard Conran
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Definitions

  • the invention relates to a method for depositing a two-dimensional layer on a substrate in a CVD reactor, in which a process gas is fed into a gas distribution chamber of a gas inlet element by means of a feed line, which process gas has gas outlet openings which open into a process chamber in which the process gas or decomposition products of the process gas in the process chamber are brought to a surface of a substrate, and in which the substrate is brought to a process temperature by means of a heating device, so that the process gas in the process chamber reacts chemically in such a way that the two-dimensional Layer is deposited.
  • the invention also relates to a device for depositing a two-dimensional layer on a substrate with a CVD reactor, which has a gas inlet element with a supply line opening into a gas distribution chamber, a process chamber into which the gas outlet openings of the gas distribution chambers open, and one that can be heated by a heating device Susceptor for receiving the substrate, wherein the feed line is connected to a gas mixing system in which at least one inert gas source or a diluent gas from a diluent gas source and from at least one reactive gas source a reactive gas, which has the property, brought into a heated process chamber to react chemically in such a way that a two-dimensional layer is deposited on the substrate.
  • the invention also relates to the use of a CVD reactor for depositing a two-dimensional layer on a substrate.
  • DE 102013111 791 A1 describes the deposition of two-dimensional layers using a CVD reactor in which the gas inlet element is a showerhead.
  • a reactor in which a showerhead is used as the gas inlet element is known from WO 2017/029470 A1.
  • CVD reactors are known from DE 102011 056589 A1, DE 102010016471 A1 and DE 102004007984 A1, DE 10 2009043840 A1, DE 112004001 026 T5, EP 1255876 B1, DE 102005055468 A1, US 2006/0191637 A1, DE 102011 002145 A1.
  • WO 2014/066100 A1 describes a showerhead with a gas outlet surface that has two gas outlet zones.
  • the invention is based on the object of specifying a CVD reactor with which a plurality of mutually different two-dimensional layers can be deposited adjacent, one above the other or next to one another, and also specifying a method relating to this.
  • a CVD reactor according to the invention has two volumes which are separated from one another and which each form a gas distribution chamber.
  • a first process gas can be fed into a first gas distribution chamber.
  • the process gas can be a gas mixture of several, for example two, reactive gases.
  • the process gas can preferably only be a reactive gas.
  • This first reactive gas can be used to deposit a first two-dimensional layer.
  • the second gas distribution chamber is designed so that a second process gas can be fed into it in order to deposit a second two-dimensional layer.
  • the second process gas is different from the first process gas and can consist of one or more reactive gases.
  • the second process gas can preferably consist of only one reactive gas.
  • a different process gas in particular only one reactive gas or a mixture of several, in particular two, reactive gases is fed one after the other into one and the other gas distribution chamber.
  • a process gas is preferably always fed into only one of the several gas distribution chambers.
  • a dilution gas which can be an inert gas, for example a noble gas such as argon or a reducing gas such as hydrogen, is fed into the other of the plurality of gas distribution chambers.
  • the gas inlet element has at least two gas distribution chambers which are separate from one another and which are each supplied with a supply line with gases or gas mixtures which differ from one another.
  • the device can also have more than two gas distribution chambers, each of which can be fed with a supply line.
  • the gases emerge simultaneously from different gas outlet openings, each assigned to one of the gas distribution chambers.
  • a CVD reactor according to the invention can have gas distribution chambers which are arranged vertically one above the other and which can each extend over the entire gas outlet surface of the gas inlet element.
  • the gas outlet surface can have a circular disk shape and evenly distributed gas outlet openings have openings.
  • the gas outlet openings are connected to the various gas distribution chambers, one opening in each case being flow-connected to only one gas distribution chamber.
  • the process gas can flow through the gas outlet openings into the process chamber of the CVD reactor, where it reacts chemically in such a way that a two-dimensional layer is deposited on the surface of a substrate, which can be a sapphire substrate, a silicon substrate or the like.
  • a substrate which can be a sapphire substrate, a silicon substrate or the like.
  • Each gas distribution chamber is flow-connected to the gas outlet surface by a multiplicity of gas outlet openings, the gas outlet openings being arranged essentially evenly distributed over the gas outlet surface.
  • an inert gas or diluent gas is fed into a first of the gas distribution chambers and a reactive gas is fed into a second of the gas distribution chambers, which reactive gas is broken down pyrolytically or otherwise, in particular by supplying energy, with the decomposition products forming a two-dimensional layer form on the substrate.
  • a different reactive gas can be fed into each of the gas distribution chambers. In the process chamber, the reactive gases can chemically react with one another and form a two-dimensional layer.
  • a gas of a transition metal for example tungsten, molybdenum or the like
  • a gas of the sixth main group for example sulfur, selenium or tellurium
  • the two-dimensional layers can be transition metal chalcogenides.
  • the CVD reactor has a gas outlet plate facing the process chamber, which on its rear side adjoins a cooling chamber through which a cooling medium can flow.
  • a first gas distribution chamber into which a first gas is fed can be located above the cooling chamber. With tubes that cross the cooling chamber, the gas distribution chamber is connected to the gas outlet surface of the gas outlet plate of the gas inlet element.
  • First tubes alternate with second tubes in the lateral direction, the first tubes connecting the first gas distribution chamber to the gas outlet surface and the second tubes crossing both the cooling chamber and the first gas distribution chamber and connecting a second gas distribution chamber arranged above the first gas distribution chamber to the gas outlet plate .
  • the gas outlet element can, however, also have a configuration as described in DE 102013101534 A1, DE 102009043840 A1 or DE 102007026349 A1. The content of these documents is therefore fully included in the disclosure content of this application.
  • the bottom of the process chamber is formed by a susceptor, which can be heated to a process temperature of preferably over 1000 ° C. with a heating device.
  • a mixture of reactive gases can also be fed into one of the gas distribution chambers, for example for the deposition of tungsten sulfide.
  • the gas mixture can consist of tungsten hexacarbonyl W (CO) 6 and di-tert-butyl sulfide S (C4H9) 2.
  • a multilayer structure is deposited on a sapphire substrate, the multilayer structure having at least one layer or several layers of hexagonal boron nitride (hBN), which is, for example, 5 nm thick.
  • hBN hexagonal boron nitride
  • a graphene layer or several graphene layers (multilayer graphene) can be deposited on top of one another.
  • An hBN layer for example 3 nm thick, can in turn be deposited on the graphene layer.
  • FIG. 2 shows section II in FIG. 1.
  • the figures show a CVD reactor 1 which has a gas-tight housing and in which a gas inlet element 2 is located. Below the gas inlet element 2 there is a process chamber 3, the bottom of which forms a susceptor 5 which can consist of graphite or coated graphite.
  • the susceptor 5 can be heated from below by means of a heating device 6.
  • the heating device can be resistance heating, infrared heating or inductive RF heating.
  • the gas outlet element 7 can surround the susceptor 5.
  • the top of the susceptor 5 facing the process chamber 3 has a support surface 15 on which a substrate 4 rests, which can consist of sapphire, silicon, a metal or the like.
  • the gas inlet member 2 has the shape of a shower head (showerhead). Inside the gas inlet element 2 there is a cooling chamber 8 between a gas outlet plate 9 and an intermediate plate 23. Above the cooling chamber 8 there is a gas distribution chamber 21 between the intermediate plate 23 and an intermediate plate 13 another gas distribution chamber 11. In the gas distribution chamber 21 opens a feed line 20 into which gas can be fed from outside the CVD reactor. A feed line 10, into which gas can be fed from outside the CVD reactor 1, opens into the gas distribution chamber 11.
  • the gas distribution chamber 11 is connected to the process chamber 3 by means of a large number of tubes 12 which are evenly distributed over the gas outlet surface 25 of the gas outlet plate 9.
  • the tubes 12 open into a gas outlet opening 14 through which the gas fed into the gas distribution chamber 11 can flow into the process chamber 3.
  • the gas distribution chamber 21 is connected to the gas outlet surface 25 by means of a plurality of tubes 22, so that a gas fed into the gas distribution chamber 21 can enter the process chamber through the gas outlet openings 24 assigned to the tubes 22.
  • a feed line 8 ′ through which a coolant can be fed into the cooling chamber 8, opens into the cooling chamber 8.
  • the coolant can flow out of the cooling chamber 8 again from the discharge line 8 ′′.
  • the reference numeral 19 denotes a pyrometer with which the surface of the substrate 4 can be observed during growth in order to determine the surface temperature.
  • the optical beam path 18 of the pyrometer 19 runs through a window 17 in the cover plate 16 that is transparent to the wavelength of the pyrometer 19 and through one of the tubes 12 '.
  • the gas mixing system has a controller 29, which can be a control computer. With the controller 29 various mass flow controllers 30, 30 '; 37, 37 '; 41, 41 'are controlled. With the controller 29, the temperature of a temperature control bath (thermostatic bath) can also be set, in which there is a source 32, 32 'of a liquid or solid starting material, which is designed as a Bubbier 32, 32'.
  • the reference number 31, 31 'de notes a concentration measuring device with which the concentration of the vapor within a carrier gas flow can be determined.
  • Reference numeral 39, 39 denotes an inert gas source or diluent gas source which provides an inert gas or a diluent gas, for example a noble gas or a reducing gas, for example hydrogen or a mixture of these gases.
  • the reference Z iffern 40, 40 designate source of a reactive gas, for example methane or other hydrocarbon.
  • the bubblers 32, 32 'reactive gases can be generated.
  • an inert or diluent gas is fed into the Bubbier 32, 32 'from the gas source 39, 39' via the mass flow regulator 30, 30 '.
  • the concentration measuring device 31, 31 ' can be used to measure the downstream vapor concentration in the carrier gas flow.
  • the reactive gas is passed into the vent line 35 until a gas flow has stabilized.
  • the switch 33, 33 ′ is switched over so that the stabilized gas flow can be fed through the run line 34, 34 ′ into one of the gas distribution chambers 11, 21.
  • two sources are shown, each with a powder or a liquid reactive gas can be generated. Several such sources can be provided in exemplary embodiments that are not shown.
  • an inert or diluent gas from the inert or diluent gas source 39 can be fed into the gas distribution chamber 11, 21 via the valve 36, 36 'and the mass flow controller 37, 37' be fed in.
  • a starting material available in gaseous form for example methane or another hydrocarbon, can be taken from a gas source 40, 40 'and fed into the gas distribution chamber 11, 21 by means of the mass flow controller 41, 41'.
  • Borazine can, if it is available above the boiling point, be provided with a gas source. Otherwise, borazine can be made available as gas or steam via a bubbler 32, 32 '.
  • a reactive gas or a mixture of two reactive gases is alternately fed into one of the gas distribution chambers 11, 21 and an inert gas or a diluent gas is fed into the other of the gas distribution chambers 11, 21.
  • a multilayer structure made of hBN and graphene can be deposited sequentially.
  • a graphene layer or a multiplicity of graphene layers can be embedded between two hBN layers, in particular monolayer layers.
  • lateral heterostructures can also be deposited, with different two-dimensional layers being deposited laterally next to one another on a substrate surface or a surface of an already deposited layer.
  • a first starting material can be fed into a first one of the gas distribution chambers 11, 21 and a second starting material can be fed into a second one of the gas distribution chambers 11, 21 or it can also be a process gas, which is a mixture of two, into one of the gas distribution chambers reactive gases is to be fed.
  • one of the reactive gases can be tungsten-hexacarbonyl, which can be made available via a Bubbier 32, 32 '.
  • the other reactive gas can be a sulfur, tellurium or selenium compound.
  • starting materials can be fed into different gas distribution chambers 11, 21 or into the same gas distribution chamber 11, 21.
  • the invention relates to all material pairings that are mentioned in DE 102013111791 A1.
  • the disclosure content of this document is included in its entirety in this application.
  • a method or a use which is characterized in that an inert gas or a diluent gas in a first 11 of the gas distribution chambers 11, 21 and a reactive gas or a gas mixture of a gas in a second 21 of the gas distribution chambers 11, 21, containing the elements from which the two-dimensional layer is built up, which reactive gas is decomposed in the process chamber 3, for example pyrolytically, the decomposition products forming a two-dimensional layer, or that reactive gases different from one another are introduced into the gas distribution chambers 11, 21 are fed, which react chemically with one another in the process chamber 3 and form a two-dimensional layer.
  • a method or a use which is characterized in that on a first two-dimensional layer deposited in a first step, when it is deposited through the first gas distribution chamber 11 and the gas outlet openings 14 assigned to it, an inert gas or a diluent gas and through the second gas distribution chamber 21 and the gas outlet openings 24 assigned to it, a first reactive gas or a gas mixture, which in particular contains gases with the elements of the two-dimensional layer, is fed into the process chamber, in a second step a second two-dimensional layer is deposited, which is deposited by the first gas distribution chamber 1 and the gas outlet openings 14 assigned to it, a second reactive gas is fed in, from the first reactive gas ven gas is different, and an inert gas or a diluent gas is fed into the process chamber through the second gas distribution chamber 21 and the gas outlet openings 24 assigned to it, it being provided in particular that the two steps are repeated one or more times.
  • a method or a use which is characterized in that two-dimensional layers different from one another are deposited on one another in several successive steps, the reactive gases used in particular being fed alternately into different gas distribution chambers 11, 21.
  • a device which is characterized in that the gas inlet member 2 has two separate gas distribution chambers 11, 21 each with a feed line 10, 20, each of the two feed lines 10, 20 optionally with an inert gas source, a diluent gas source or one of the reactive gas sources are flow connectable.
  • a method, a use or a device which are characterized by a switching device 33, 33 ';'36, 36 '; 38, 38 ', with which the inert gas source or diluent gas source 39, 39' or one of the reactive gas sources 32, 32 '; 40, 40 'can be brought into a flow connection with a gas distribution chamber 11, 21.
  • a method, a use or a device which is characterized in that the reactive gas sources 32, 32 'optionally or alternately with a vent line 35, by means of which the reactive gases flow past the process chamber 3 or are directed, or with a run line 34, 34 ′, with which the reactive gases can be introduced into the process chamber 3.
  • a method, a use or a device which is characterized in that the gas inlet element 2 is a showerhead with a gas outlet surface 25 in which the gas outlet openings 14, 24 are arranged, in which two are separated from one another by an intermediate plate 13 Gas distribution chambers 11, 21 are arranged, each of which is in flow connection with tubes 12, 12 ', 22 with the gas outlet openings 14, 24 evenly distributed over the gas outlet surface 25 and / or that the material of the two-dimensional layer is graphene, hBN, or a transition metal dichalcogenide is, in particular M0S2, WS2, MoSe2 or WSe2 and / or that the reactive gas or a reactive gas mixture contains a carbon compound, for example methane, or a boron compound, for example borazine and / or that a first reactive gas is an element of a transition metal and in particular a molybdenum compound or a tungsten compound, and that a two ites reactive gas contains an element of main group VI and in particular a sulfur compound, for

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf mindestens einem Substrat (4) in einem CVD-Reaktor (1), bei dem mittels einer Zuleitung (10, 20) ein Prozessgas in eine Gasverteilkammer (11, 21) eines Gaseinlassorganes (2) eingespeist wird, welches eine erste Gasverteilkammer (11) und zumindest eine davon getrennte zweite Gasverteilkammern (21) aufweist, und bei dem das Substrat (4) mittels einer Heizeinrichtung (6) auf eine Prozesstemperatur (Tp) gebracht wird. Zur Abscheidung von Heterostrukturen wird vorgeschlagen, dass in einem ersten Schritt in die erste Gasverteilkammer (11) ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas und in die zweite Gasverteilkammer (21) ein reaktives Gas beinhaltend die Elemente einer ersten zweidimensionalen Schicht eingespeist wird, welches reaktive Gas in der Prozesskammer (3) pyrolytisch zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte die zweidimensionale erste Schicht bilden, und dass in einem zweiten Schritt oberhalb und/ oder neben der ersten Schicht eine zweite Schicht abgeschieden wird, wobei in die zweite Gasverteilkammer (21) ein Verdünnungsgas und in die erste Gasverteilkammer (11) ein reaktives Gas beinhaltend die Elemente der zweiten zweidimensionalen Schicht eingespeist wird, welches reaktive Gas oder welche Gasmischung in der Prozesskammer (3) zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte die zweite zweidimensionale Schicht bilden.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht sowie CVD- Reaktor
Gebiet der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat in einem CVD-Reaktor, bei dem mittels ei- ner Zuleitung ein Prozessgas in eine Gasverteilkammer eines Gaseinlassorganes eingespeist wird, welches Gasaustrittsöffnungen aufweist, die in eine Prozesskammer münden, bei dem das Prozessgas oder Zerlegungsprodukte des Prozessgases in der Prozesskammer zu einer Oberfläche eines Substrates gebracht werden, und bei dem das Substrat mittels einer Heizeinrichtung auf eine Pro- zesstemperatur gebracht wird, sodass das Prozessgas in der Prozesskammer chemisch derart reagiert, dass auf der Oberfläche die zweidimensionale Schicht abgeschieden wird.
[0002] Die Erfindung betrifft darüber hinaus eine Vorrichtung zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat mit einem CVD- Reaktor, der ein Gaseinlassorgan mit in eine Gasverteilkammer mündenden Zuleitung, eine Prozesskammer, in die Gasaustrittsöffnungen der Gasverteilkammern münden, und einen von einer Heizeinrichtung beheizbaren Suszeptor zur Aufnahme des Substrates, aufweist, wobei die Zuleitung mit einem Gasmischsystem verbunden ist, in dem zumindest von einer Inertgasquelle ein Inertgas oder von einer Verdünnungsgasquelle ein Verdünnungsgas und von mindestens einer Reaktivgasquelle ein reaktives Gas, welches die Eigenschaft aufweist, in eine beheizte Prozesskammer gebracht, derart chemisch zu reagieren, dass auf dem Substrat eine zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, bereitgestellt werden. [0003] Die Erfindung betrifft darüber hinaus die Verwendung eines CVD- Reaktors zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf einem Substrat.
Stand der Technik
[0004] Die DE 102013111 791 Al beschreibt das Abscheiden zweidimensionaler Schichten unter Verwendung eines CVD-Reaktors, bei dem das Gaseinlass- organ ein Showerhead ist. Das Abscheiden von Graphen mit einem CVD-
Reaktor, bei dem ein Showerhead als Gaseinlassorgan verwendet wird, ist aus der WO 2017/029470 Al bekannt. CVD-Reaktoren sind bekannt aus den DE 102011 056589 Al, DE 102010016471 Al sowie DE 102004007984 Al, DE 10 2009043840 Al, DE 112004001 026 T5, EP 1255876 Bl, DE 102005055468 Al, US 2006/0191637 Al, DE 102011 002145 Al.
[0005] Die WO 2014/066100 Al beschreibt einen Showerhead mit einer Gasaustrittsfläche, die zwei Gasaustrittszonen aufweist.
[0006] Die US 2010/119727 beschreibt einen Showerhead mit mehreren übereinander angeordneten Gasverteilkammern.
Zusammenfassung der Erfindung [0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen CVD-Reaktor anzugeben, mit dem mehrere voneinander verschiedene zweidimensionale Schichten benachbart, übereinander oder nebeneinander abgeschieden werden können sowie ein diesbezügliches Verfahren anzugeben.
[0008] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Er- findung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen. [0009] Ein erfindungsgemäßer CVD-Reaktor besitzt zwei Volumina, die voneinander getrennt sind und die jeweils eine Gasverteilkammer ausbilden. In eine erste Gasverteilkammer kann ein erstes Prozessgas eingespeist werden. Bei dem Prozessgas kann es sich um eine Gasmischung aus mehreren, beispielsweise zwei reaktiven Gasen handeln. Bei dem Prozessgas kann es sich bevorzugt um nur ein reaktives Gas handeln. Dieses erste reaktive Gas kann zum Abscheiden einer ersten zweidimensionalen Schicht verwendet werden. Die zweite Gasverteilkammer ist dazu ausgelegt, dass in sie ein zweites Prozessgas eingespeist werden kann, um damit eine zweite zweidimensionale Schicht abzuscheiden. Das zweite Prozessgas ist vom ersten Prozessgas verschieden und kann aus ein oder mehreren reaktiven Gasen bestehen. Bevorzugt kann das zweite Prozessgas aber aus nur einem reaktiven Gas bestehen. Beim Abscheiden von Vielschichtstrukturen wird nacheinander in die eine und in die andere Gasverteilkammer ein jeweils anderes Prozessgas, insbesondere nur ein reaktives Gas oder aber auch eine Mischung mehrerer insbesondere zwei reaktiver Gase, eingespeist. Bevorzugt wird jeweils immer nur in eine der mehreren Gasverteilkammern ein Prozessgas eingespeist. In die andere der mehreren Gasverteilkammern wird jeweils ein Verdünnungsgas eingespeist, das ein Inertgas, beispielsweise ein Edelgas wie Argon oder das ein reduzierendes Gas wie beispielsweise Wasserstoff sein kann. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren weist das Gaseinlassorgan zumindest zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern auf, die mit jeweils einer Zuleitung mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden. Die Vorrichtung kann aber auch mehr als zwei Gasverteilkammern aufweisen, die jeweils mit einer Zuleitung gespeist werden können. Die Gase treten gleichzeitig aus voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern zugeordneten Gasaustrittsöffnung aus. Ein erfindungsgemäßer CVD-Reaktor kann vertikal übereinander angeordnete Gasverteilkammern aufweisen, die sich jeweils über die gesamte Gasaustrittsfläche des Gaseinlassorganes erstrecken können. Die Gasauslassflä- che kann eine Kreisscheibenform sowie gleichmäßig verteilte Gasaustrittsöff- nungen aufweisen. Die Gasaustrittsöffnungen sind mit den verschiedenen Gasverteilkammern verbunden, wobei jeweils eine Öffnung jeweils nur mit einer Gasverteilkammer strömungsverbunden ist. Durch die Gasaustrittsöffnungen kann das Prozessgas in die Prozesskammer des CVD-Reaktors einströmen, wo es chemisch derart reagiert, dass auf der Oberfläche eines Substrates, bei dem es sich um ein Saphirsubstrat, ein Siliziumsubstrat oder dergleichen handeln kann, eine zweidimensionale Schicht abgeschieden wird. Jede Gasverteilkammer ist mit einer Vielzahl von Gasaustrittsöffnungen mit der Gasaustrittsfläche strömungsverbunden, wobei die Gasaustrittsöffnungen im Wesentlichen gleichmäßig verteilt über die Gasaustrittsfläche angeordnet sind. Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird in eine erste der Gasverteilkammern ein Inertgas oder Verdünnungsgas und in eine zweite der Gas verteilkammern ein reaktives Gas eingespeist, welches reaktive Gas in der Prozesskammer pyrolytisch oder anderweitig, insbesondere durch Energiezufuhr zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte eine zweidimensionale Schicht auf dem Substrat bilden. In einer zweiten Alternative der Erfindung kann in die Gasverteilkammern jeweils ein anderes reaktives Gas eingespeist werden. In der Prozesskammer können die reaktiven Gase chemisch miteinander reagieren und eine zweidimensionale Schicht bilden. Bei der ersten Alternative wird bevorzugt Graphen oder hBN abgeschieden, wobei als reaktives Gas Methan oder Borazin verwendet wird.
Bei der zweiten Alternative des Verfahrens kann in eine der Gasverteilkam- mern ein Gas eines Übergangsmetalls, beispielsweise Wolfram, Molybdän oder dergleichen, eingespeist werden. In die zweite Gasverteilkammer kann ein Gas der sechsten Hauptgruppe, beispielsweise Schwefel, Selen oder Tellur eingespeist werden. Bei den zweidimensionalen Schichten kann es sich um Über- gangsmetall-Chalkogenide handeln. In einer bevorzugten Ausgestaltung besitzt der CVD-Reaktor eine zur Prozesskammer weisende Gasaustrittsplatte, die auf ihrer Rückseite an eine Kühlkammer angrenzt, durch die ein Kühlmedium hindurchströmen kann. Oberhalb der Kühlkammer kann sich eine erste Gasverteilkammer befinden, in die ein erstes Gas eingespeist wird. Mit Röhrchen, die die Kühlkammer kreuzen, ist die Gasverteilkammer mit der Gasaustrittsfläche der Gasaustrittsplatte des Gaseinlassorgans verbunden. Es wechseln sich in lateraler Richtung erste Röhrchen mit zweiten Röhrchen ab, wobei die ersten Röhrchen die erste Gasverteilkammer mit der Gasaustrittsfläche verbinden und die zweiten Röhrchen sowohl die Kühlkammer als auch die erste Gasverteilkammer kreuzen und eine oberhalb der ersten Gasverteilkammer angeordnete zweite Gasverteilkammer mit der Gasaustrittsplatte verbinden. Das Gasauslassorgan kann aber auch eine Ausgestaltung besitzen, wie sie in den DE 102013101534 Al, DE 102009043840 Al oder DE 102007026349 Al beschrieben wird. Der Inhalt dieser Schriften wird deshalb vollinhaltlich mit in den Offenbarungsgehalt dieser Anmeldung mit einbezogen. Der Boden der Prozesskammer wird von einem Suszeptor ausgebildet, der mit einer Heizeinrichtung auf eine Prozesstemperatur von bevorzugt über 1000°C aufgeheizt werden kann. Gemäß einer weiteren Alternative kann in eine der Gasverteilkammern auch eine Mischung von reaktiven Gasen eingespeist werden, beispielsweise zum Abscheiden von Wolframsulfid. Die Gasmischung kann aus Wolfram-Hexacarbonyl W(CO)6 und aus Di-Tert-Butyl-Sulfid S(C4H9)2 bestehen. Bei einem Ausführungsbeispiel wird eine Mehrschichtstruktur auf ein Saphirsubstrat abgeschieden, wobei die Mehrschichtstruktur zumindest eine Schicht oder mehrere Schichten aus hexagonalem Bornitrid (hBN) aufweist, die beispielsweise 5 nm dick ist. Auf diese Schicht kann eine Graphenschicht oder können mehrere Graphenschichten (multilayer graphene) übereinander abgeschieden werden. Auf die Graphenschicht kann wiederum eine hBN-Schicht abgeschieden werden, die beispielsweise 3 nm dick ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0010] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand beigefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen: Fig. 1 schematisch einen CVD-Reaktor 1 mit einem zugehörigen Gasmischsystem und
Fig. 2 den Ausschnitt II in Figur 1.
Beschreibung der Ausführungsformen
[0011] Die Figuren zeigen einen CVD-Reaktor 1, der ein gasdichtes Gehäuse besitzt und in welchem sich ein Gaseinlassorgan 2 befindet. Unterhalb des Gaseinlassorganes 2 befindet sich eine Prozesskammer 3, deren Boden ein Suszep- tor 5 bildet, der aus Graphit oder beschichtetem Graphit bestehen kann. Von unten her kann der Suszeptor 5 mittels einer Heizeinrichtung 6 beheizt werden. Bei der Heizeinrichtung kann es sich um eine Widerstandsheizung, eine Infra- rotheizung oder um eine induktive RF-Heizung handeln. Um den einen kreisförmigen Grundriss aufweisenden Suszeptor 5 herum erstreckt sich ein Gasauslassorgan 7, an dem eine nicht dargestellte Vakuumpumpe angeschlossen ist. Das Gasauslassorgan 7 kann den Suszeptor 5 umgeben.
[0012] Die zur Prozesskammer 3 weisende Oberseite des Suszeptors 5 besitzt eine Auflagefläche 15, auf der ein Substrat 4 aufliegt, welches aus Saphir, Silizium, einem Metall oder dergleichen bestehen kann.
[0013] Das Gaseinlassorgan 2 hat die Form eines Duschkopfes (Showerhead). Innerhalb des Gaseinlassorganes 2 befindet sich zwischen einer Gasaustiitts- platte 9 und einer Zwischenplatte 23 eine Kühlkammer 8. Oberhalb der Kühl- kammer 8 befindet sich zwischen der Zwischenplatte 23 und einer Zwischenplatte 13 eine Gas verteilkammer 21. Zwischen der Zwischenplatte 13 und einer Deckenplatte 16 befindet sich eine weitere Gasverteilkammer 11. [0014] In die Gasverteilkammer 21 mündet eine Zuleitung 20, in die von außerhalb des CVD-Reaktors Gas eingespeist werden kann. In die Gasverteilkammer 11 mündet eine Zuleitung 10, in die von außerhalb des CVD-Reaktors 1 Gas eingespeist werden kann. [0015] Die Gasverteilkammer 11 ist mittels einer Vielzahl von gleichmäßig über die Gasaustrittsfläche 25 der Gasaustrittsplatte 9 verteilt angeordneten Röhrchen 12 mit der Prozesskammer 3 verbunden. Die Röhrchen 12 münden in einer Gasaustrittsöffnung 14, durch die das in die Gasverteilkammer 11 eingespeiste Gas in die Prozesskammer 3 einströmen kann. [0016] Die Gasverteilkammer 21 ist mittels einer Vielzahl von Röhrchen 22 mit der Gasaustrittsfläche 25 verbunden, so dass durch die den Röhrchen 22 zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 24 ein in die Gasverteilkammer 21 eingespeistes Gas in die Prozesskammer eintreten kann.
[0017] In die Kühlkammer 8 mündet eine Zuleitung 8', durch die ein Kühlmit- tel in die Kühlkammer 8 eingespeist werden kann. Das Kühlmittel kann aus der Ableitung 8" wieder aus der Kühlkammer 8 herausfließen.
[0018] Die Bezugsziffer 19 bezeichnet ein Pyrometer, mit dem die Oberfläche des Substrates 4 während des Wachstums beobachtet werden kann, um so die Oberflächentemperatur zu bestimmen. Der optische Strahlengang 18 des Pyro- meters 19 verläuft durch ein für die Wellenlänge des Pyrometers 19 transparentes Fenster 17 in der Deckenplatte 16 und durch eines der Röhrchen 12'.
[0019] Das Gasmischsystem besitzt eine Steuerung 29, bei der es sich um einen Kontrollrechner handeln kann. Mit der Steuerung 29 können verschiedene Massenflussregler 30, 30'; 37, 37'; 41, 41' angesteuert werden. Mit der Steuerung 29 kann darüber hinaus die Temperatur eines Temperierbades (thermostati- sches Bad) eingestellt werden, in dem sich eine Quelle 32, 32' eines flüssigen oder festen Ausgangsstoffs befindet, die als Bubbier 32, 32' ausgebildet ist. Die Bezugsziffer 31, 31' bezeichnet ein Konzentrationsmessgerät, mit dem die Konzentration des Dampfes innerhalb eines Trägergasstromes ermittelbar ist. Mit der Bezugsziffer 39, 39' ist eine Inertgasquelle bzw. Verdünnungsgasquelle bezeichnet, die ein Inertgas bzw. ein Verdünnungsgas, beispielsweise ein Edelgas oder ein reduzierendes Gas, beispielsweise Wasserstoff oder eine Mischung dieser Gase, zur Verfügung stellt. Die Bezugs Ziffern 40, 40' bezeichnen Quellen eines Reaktivgases, beispielsweise Methan oder einen anderen Kohlenwasserstoff.
[0020] Die Bezugsziffern 33, 33' bezeichnen Umschaltventile, mit denen ein in den Bubblern 32, 32' erzeugter, von einem Trägergas transportierter Dampf entweder in eine Vent-Leitung 35 am CVD-Reaktor 1 vorbeigeleitet oder durch eine Run-Leitung 34, 34' in eine der Zuleitungen 10, 20 eingespeist werden kann.
[0021] Mit den Bubblern 32, 32' können reaktive Gase erzeugt werden. Hierzu wird aus der Gasquelle 39, 39' ein Inert- oder Verdünnungsgas über den Massenflussregler 30, 30' in den Bubbier 32, 32' eingespeist. Mit dem Konzentrationsmessgerät 31, 31' kann stromabwärts die Dampfkonzentration im Trägergasfluss gemessen werden. Vor dem Einspeisen des reaktiven Gases in das Gaseinlassorgan 2 wird das reaktive Gas in die Vent-Leitung 35 geleitet, bis sich ein Gasstrom stabilisiert hat. Um das Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht zu beginnen, wird der Umschalter 33, 33' umgeschaltet, so dass der stabilisierte Gasfluss durch die Run-Leitung 34, 34' in eine der Gasverteilkammern 11, 21 eingespeist werden kann. Im Ausführungsbeispiel sind zwei Quellen dargestellt, mit denen jeweils aus einem Pulver oder aus einer Llüssigkeit ein reaktives Gas erzeugt werden kann. In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen können mehrere derartige Quellen vorgesehen sein.
[0022] Wird in eine der Gasverteilkammern 11, 21 kein reaktives Gas eingespeist, so kann über das Ventil 36, 36' und den Massenflusskontroller 37, 37' ein Inert- oder Verdünnungsgas aus der Inert- oder Verdünnungsgasquelle 39 in die Gasverteilkammer 11, 21 eingespeist werden.
[0023] Alternativ dazu kann aber auch ein gasförmig zur Verfügung stehender Ausgangsstoff, beispielsweise Methan oder ein anderer Kohlenwasserstoff aus einer Gasquelle 40, 40' entnommen werden, und mittels des Massenflussreglers 41, 41' in die Gasverteilkammer 11, 21 eingespeist werden. Borazin kann, sofern es oberhalb des Siedepunktes zur Verfügung steht, mit einer Gasquelle bereitgestellt werden. Ansonsten kann Borazin als Gas oder Dampf über einen Bubb- ler 32, 32' zur Verfügung gestellt werden.
[0024] Zum Abscheiden von Mehrschichtstrukturen wird abwechselnd in eine der Gasverteilkammern 11, 21 ein reaktives Gas oder eine Mischung aus zwei reaktiven Gasen und in die andere der Gasverteilkammern 11, 21 ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas eingespeist. So kann beispielsweise durch Umschalten zwischen einem Borazin-Fluss und einem Methan-Fluss eine Mehrschichtstruktur aus hBN und Graphen sequenziell abgeschieden werden. Eine Graphenschicht oder eine Vielzahl von Graphenschichten kann zwischen zwei hBN-Schichten, insbesondere Monolayer-Schichten eingebettet sein. Alternativ können aber auch laterale Heterostrukturen abgeschieden werden, wobei verschiedene zweidimensionale Schichten lateral nebeneinander auf eine Substiat- oberfläche oder einer Oberfläche einer bereits abgeschiedenen Schicht abge- schieden werden. Die nebeneinander liegenden Schichten können miteinander verbunden sein. [0025] Alternativ dazu kann ein erster Ausgangsstoff in eine erste der Gasverteilkammern 11, 21 eingespeist werden und ein zweiter Ausgangsstoff in eine zweite der Gasverteilkammern 11, 21 eingespeist werden oder es kann in eine der Gasverteilkammern aber auch ein Prozessgas, welches eine Mischung aus zwei reaktiven Gasen ist, eingespeist werden. Beispielsweise kann eines der reaktiven Gase Wolfram-Hexacarbonyl sein, welches über einen Bubbier 32, 32' zur Verfügung gestellt werden kann. Das andere reaktive Gas kann eine Schwefel-, Tellur- oder Selen-Verbindung sein. Es können somit Ausgangsstoffe einerseits in verschiedene Gasverteilkammern 11, 21 oder in dieselbe Gasver- teilkammer 11, 21 eingespeist werden.
[0026] Die Erfindung betrifft sämtliche Materialpaarungen, die in der DE 102013111791 Al genannt sind. Hierzu wird der Offenbarungsgehalt dieser Schrift vollinhaltlich mit in diese Anmeldung einbezogen.
[0027] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
[0028] Ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gaseinlassor- gan 2 zumindest zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern 11, 21 aufweist, die mit jeweils einer Zuleitung 10, 20 mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden, die gleichzeitig aus den voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern 11,21 zugeordneten Gasaustiittsöffnungen 14, 24 austreten. [0029] Eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gaseinlassorgan 2 zumindest zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern 11, 21 aufweist, die mit jeweils einer Zuleitung 10, 20 mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden, die gleichzeitig aus den vonei- nander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern 11, 21 zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 14, 24 austreten.
[0030] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass in eine erste 11 der Gasverteilkammern 11, 21 ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas und in eine zweite 21 der Gasverteilkammern 11, 21 ein reak- tives Gas oder eine Gasmischung eines Gases, beinhaltend die Elemente, aus denen die zweidimensionale Schicht aufgebaut ist, eingespeist wird, welches reaktive Gas in der Prozesskammer 3 zerlegt wird, beispielsweise pyrolytisch, wobei die Zerlegungsprodukte eine zweidimensionale Schicht bilden, oder dass in die Gasverteilkammern 11, 21 voneinander verschiedene reaktive Gase ein- gespeist werden, die in der Prozesskammer 3 chemisch miteinander reagieren und eine zweidimensionale Schicht bilden.
[0031] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass auf eine in einem ersten Schritt abgeschiedene erste zweidimensionale Schicht, bei deren Abscheidung durch die erste Gasverteilkammer 11 und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 14 ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas und durch die zweite Gasverteilkammer 21 und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 24 ein erstes reaktives Gas oder eine Gasmischung, die insbesondere Gase mit den Elementen der zweidimensionalen Schicht enthält, in die Prozesskammer eingespeist wird, in einem zweiten Schritt eine zweite zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, bei deren Abscheidung durch die erste Gasverteilkammer 1 und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 14 ein zweites reaktives Gas eingespeist wird, dass vom ersten reakti- ven Gas verschieden ist, und durch die zweite Gasverteilkammer 21 und den ihr zugeordneten Gasaustrittsöffnungen 24 ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas in die Prozesskammer eingespeist wird, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die beiden Schritte ein oder mehrfach wiederholt werden. [0032] Ein Verfahren oder eine Verwendung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass in mehreren aufeinander folgenden Schritten voneinander verschiedene zweidimensionale Schichten aufeinander abgeschieden wird, wobei die dabei verwendeten reaktiven Gase insbesondere abwechselnd in voneinander verschiedene Gasverteilkammern 11, 21 eingespeist werden. [0033] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Gaseinlassorgan 2 zwei voneinander getrennte Gasverteilkammern 11, 21 mit jeweils einer Zuleitung 10, 20 aufweist, wobei jede der beiden Zuleitungen 10, 20 wahlweise mit einer Inertgasquelle, einer Verdünnungsgasquelle oder einer der Reaktivgasquellen strömungsverbindbar sind. [0034] Ein Verfahren, eine Verwendung oder eine Vorrichtung, die gekennzeichnet sind durch eine Umschaltvorrichtung 33, 33'; '36, 36'; 38, 38', mit der wahlweise oder abwechselnd die Inertgasquelle oder Verdünnungsgasquelle 39, 39' oder eine der Reaktivgasquellen 32, 32'; 40, 40' mit einer Gasverteilkammer 11, 21 in eine Strömungsverbindung bringbar sind. [0035] Ein Verfahren, eine Verwendung oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Reaktivgasquellen 32, 32' wahlweise oder abwechselnd mit einer Vent-Leitung 35, mittels der die Reaktivgase an der Prozesskammer 3 vorbeiströmen bzw. vorbeigeleitet werden, oder mit einer Run- Leitung 34, 34' verbindbar sind, mit der die reaktiven Gase in die Prozesskam- mer 3 einleitbar sind. [0036] Ein Verfahren, eine Verwendung oder eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet sind, dass das Gaseinlassorgan 2 ein Showerhead mit einer eine Gasaustrittsfläche 25, in der die Gasaustrittsöffnungen 14, 24 angeordnet sind, ist, in dem zwei durch eine Zwischenplatte 13 voneinander getrennte Gasverteilkammern 11, 21 angeordnet sind, die jeweils mit Röhrchen 12, 12', 22 mit den gleichmäßig über die Gasaustrittsfläche 25 verteilten Gasaustrittsöffnungen 14, 24 strömungsverbunden sind und/ oder, dass das Material der zweidimensionalen Schicht Graphen, hBN, oder ein Übergangsmetall-Dichalkogenid ist, insbesondere M0S2, WS2, MoSe2 oder WSe2 und/ oder, dass das reaktive Gas oder eine reaktive Gasmischung eine Kohlenstoffverbindung enthält, beispielsweise Methan, oder eine Borverbindung enthält, beispielsweise Borazin und/ oder, dass ein erstes reaktives Gas ein Element eines Übergangsmetalles ist und insbesondere eine Molybdänverbindung oder eine Wolframverbindung ist, und dass ein zweites reaktives Gas ein Element der VI-Hauptgruppe enthält und insbesondere eine Schwefelverbindung, beispielsweise Di-tert-butylsulfid, eine Selenverbindung oder eine Tellurverbindung ist und/ oder, dass das Inertgas ein Edelgas, beispielsweise Argon ist und dass das Verdünnungsgas ein reduzierendes Gas, beispielsweise Wasserstoff ist.
[0037] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unter ansprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkende Mittel ersetzt werden können.
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Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf mindestens einem Substrat (4) in einem CVD-Reaktor (1), bei dem mittels einer Zuleitung (10, 20) ein Prozessgas in eine Gasverteilkammer (11, 21) eines Gaseinlassorganes (2) eingespeist wird, welches, welches eine erste Gasverteilkammer (11) und zumindest eine davon getrennte zweite Gasverteilkammern (21) aufweist, die mit jeweils einer Zuleitung (10, 20) mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden, die gleichzeitig aus voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern (11,21) zugeordneten Gasaustrittsöffnungen (14, 24) in einer Prozesskammer (3) austreten, bei dem das Prozessgas oder Zerlegungsprodukte des Prozessgases in der Prozesskammer (3) zu einer Oberfläche mindestens eines Substrates (4) gebracht werden, und bei dem das Substrat (4) mittels einer Heizeinrichtung (6) auf eine Prozesstemperatur (Tp) gebracht wird, sodass das Prozessgas in der Prozesskammer chemisch derart reagiert, dass auf der Oberfläche die zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt in die erste Gasverteilkammer (11) ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas und in die zweite Gasverteilkammer (21) ein reaktives Gas oder eine Gasmischung beinhaltend die Elemente einer ersten zweidimensionalen Schicht eingespeist wird, welches reaktive Gas oder welche Gasmischung in der Prozesskammer (3) zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte die zweidimensionale erste Schicht bilden, und dass in einem zweiten Schritt oberhalb und/ oder neben der ersten Schicht eine zweite Schicht abgeschieden wird, wobei in die zweite Gasverteilkammer (21) ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas und in die erste Gasverteilkammer (11) ein reaktives Gas oder eine Gasmischung beinhaltend die Elemente der zweiten zweidimensiona- len Schicht eingespeist wird, welches reaktive Gas oder welche Gasmischung in der Prozesskammer (3) zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte die zweite zweidimensionale Schicht bilden.
2. Verwendung eines CVD-Reaktors (1) zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf mindestens einem Substrat (4), der ein Gaseinlassorgan (2) mit einer ersten Gasverteilkammer (11) und mindestens einer davon getrennten zweiten Gasverteilkammer (21) aufweist, die mit jeweils einer Zuleitung (10, 20) mit voneinander verschiedenen Gasen oder Gasmischungen gespeist werden, die gleichzeitig aus voneinander verschiedenen, jeweils einer der Gasverteilkammern (11, 21) zugeordneten Gasaustrittsöffnungen (14, 24) austreten, der eine Prozesskammer (3), in die Gasaustrittsöffnungen (14, 24) der Gasverteilkammern (11, 21) münden, und der einen von einer Heizeinrichtung (6) beheizbaren Suszeptor (5) zur Aufnahme des mindestens einen Substrates (4) aufweist, wobei durch die Zuleitungen (10, 20) ein Prozessgas in das Gaseinlassorgan (2) und durch die Gasaustrittsöffnungen (14, 24) in die Prozesskammer (3) gebracht wird, wo es chemisch derart reagiert, dass auf der Oberfläche des mindestens einen Substrates (4) die zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt in die erste Gasverteilkammer (11) ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas und in die zweite Gasverteilkammer (21) ein reaktives Gas eingespeist wird, welches reaktive Gas in der Prozesskammer (3) zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte eine zweidimensionale erste Schicht bilden, und dass in einem zweiten Schritt oberhalb und/ oder neben der ersten Schicht eine zweite Schicht abgeschieden wird, wobei in die zweite Gasverteilkammer (21) ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas und in die erste Gasverteilkammer (11) ein reaktives Gas eingespeist wird, welches reaktive Gas in der Prozess- kammer (3) zerlegt wird, wobei die Zerlegungsprodukte die zweite zweidimensionale Schicht bilden .
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Verwendung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste reaktive Gas, welches beim ersten Schritt in die zweite Gasverteilkammer (21) eingespeist wird, verschieden ist von einem zweiten reaktiven Gas, das beim zweiten Schritt in die erste Gasverteilkammer (11) eingespeist wird. .
4. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schritte ein- oder mehrfach wie- derholt werden.
5. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren aufeinander folgenden Schritten voneinander verschiedene zweidimensionale Schichten aufeinander und/ oder nebeneinander abgeschieden werden, wobei die dabei verwen- deten reaktiven Gase abwechselnd in voneinander verschiedene Gasverteilkammern (11, 21) eingespeist werden.
6. Verfahren oder Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zweidimensionale Schichten, die voneinander verschieden sind nebeneinander oder lateral miteinander verbunden in einer Mehrzahl aufeinander folgenden Schritten abgeschieden werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass voneinander verschiedene Prozessgase abwechselnd in voneinander verschiedene Gasverteilkammern (11, 21) eingespeist werden.
8. Vorrichtung zum Abscheiden einer zweidimensionalen Schicht auf mindestens einem Substrat (4) mit einem CVD-Reaktor (1), der ein Gaseinlassorgan (2) mit einer ersten Gasverteilkammer (11) und mindestens einer davon getrennten zweiten Gasverteilkammer (21) mit jeweils einer Zuleitung (10, 20) aufweist, wobei jede der beiden Zuleitungen (10, 20) wahlweise mit einer Inertgasquelle (39, 39') oder einer der Reaktivgasquellen (32, 32', 40, 40') strömungsverbindbar sind, der eine Prozesskammer (3), in die Gasaustrittsöffnungen (14) der Gasverteilkammern (11, 21) münden, und der einen von einer Heizeinrichtung (6) beheizbaren Suszeptor (5) zur Aufnahme des mindestens einen Substrates (4), aufweist, wobei die Zuleitung (10, 20) mit einem Gasmischsystem verbunden ist, in dem von zumindest einer Inertgas- oder Verdünnungsgasquelle (39, 39') ein Inertgas oder ein Verdünnungsgas und von ein oder mehreren Reaktivgasquellen (32, 32'; 40, 40') jeweils zumindest ein reaktives Gas bereitgestellt werden, wobei das reaktive Gas oder eine Mischung aus zumindest zwei reaktiven Gasen die Eigenschaft aufweisen, in die beheizte Prozesskammer (3) gebracht, derart chemisch zu reagieren, dass auf dem mindestens einen Substrat (4) eine zweidimensionale Schicht abgeschieden wird, gekennzeichnet durch eine Umschaltvorrichtung (33, 33'; 37, 37'; 38, 38'), mit der wahlweise oder abwechselnd die Inertgas- oder Verdünnungsgasquelle (39, 39') oder eine der Reaktivgasquellen (32, 32'; 40, 40') mit der ersten Gasverteilkammer (11) oder der zweiten Gasverteilkammer (21) in eine Strömungsverbindung bringbar ist.
9. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reaktivgasquellen (32, 32') wahlweise oder abwechselnd mit einer Vent-Leitung (35), mittels der die Reaktivgase an der Prozesskammer (3) vorbeigeleitet werden, oder mit einer Run-Leitung (34, 34') verbindbar sind, mit der die reaktiven Gase in die Prozesskammer (3) einleitbar sind und ein Gas oder eine Gasmischung liefert, welches auf dem Substrat (4) als zweidimensionale Schicht aufwächst.
10. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gaseinlassorgan (2) ein Showerhead mit einer eine Gasaustiittsfläche (25), in der die Gasaustiitts- öffnungen (14, 24) angeordnet sind, ist, in dem zwei durch eine Zwischenplatte (13) voneinander getrennte Gasverteilkammern (11, 21) angeordnet sind, die jeweils mit Röhrchen (12, 12') mit den gleichmäßig über die Gasaustrittsfläche (25) verteilten Gasaustrittsöffnungen (14, 24) strömungsverbunden sind.
11. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das Material der zweidimensionalen Schicht Graphen, hBN, oder ein Übergangsmetall- Dichalkogenid ist, insbesondere M0S2, WS2, MoSe2 oder WSe2.
12. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das reaktive Gas eine Kohlenstoffverbindung oder Borazin enthält.
13. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes reaktives Gas eine Verbindung eines Übergangsmetalles enthält.
14. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites reaktives Gas ein Element der VI-Hauptgruppe enthält und insbesondere eine Schwefelverbindung, beispielsweise Di-tert-butylsulfid, eine Selenverbindung oder eine Tellurverbindung ist und/ oder, dass das Inertgas oder Verdünnungsgas ein Edelgas ist.
15. Verfahren, Verwendung oder Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.
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