[發明專利]形成二維材料層的方法、場效晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 201910909281.5
• 申請日: 2019-09-25
• 公開（公告）號: CN110942980B
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 李明洋;李連忠;褚志彪
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/34;H01L29/78;H01L29/24
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 徐金國

一種形成二維材料層的方法、場效晶體管及其制造方法。在形成二維材料層的方法中，形成成核圖案于基板之上，且形成過渡金屬二硫屬化物層，使得過渡金屬二硫屬化物層從成核圖案橫向地生長。在一或多個前述及以下實施例中，過渡金屬二硫屬化物層為單晶。

技術領域

本揭露的實施例關于場效晶體管，特別關于形成二維材料層的方法、制造場效晶體管的方法、及場效晶體管。

背景技術

作為二維(two-dimensional，2-D)的石墨烯已顯現為次10納米技術節點的晶體管應用的可能材料。然而，由于石墨烯的零能隙性質，石墨烯晶體管的低開關比(ON/OFFratio)已限制其實際應用。其他具有能隙的二維材料，例如過渡金屬二硫屬化物(transition metal dichalcogenide，TMD)，已吸引晶體管應用的目光。

發明內容

依據本揭露的一方面，一種形成二維材料層的方法包含形成成核圖案于基板之上，且形成過渡金屬二硫屬化物層，使得過渡金屬二硫屬化物層從成核圖案橫向地生長。

依據本揭露的一方面，一種制造場效晶體管的方法包含形成成核圖案于基板之上；形成過渡金屬二硫屬化物層，使得過渡金屬二硫屬化物層從成核圖案橫向生長；在形成過渡金屬二硫屬化物層之后，去除成核圖案；形成源極與漏極電極于過渡金屬二硫屬化物層上；形成柵極介電層；以及形成柵電極于柵極介電層之上。

依據本揭露的一方面，一種場效晶體管包含二維過渡金屬二硫屬化物層、源極/漏極電極、柵極介電層以及柵電極。二維過渡金屬二硫屬化物層作為通道。二維過渡金屬二硫屬化物層為不具晶界的單晶。

附圖說明

本揭露的實施例由以下參照所附附圖的詳細說明可得最佳理解。需強調的是，依據業界的標準實務，多個特征未按比例繪制并僅用于說明目的。事實上，可任意增加或減少多個特征的尺寸以使討論清楚。

圖1A與圖1B顯示依據本揭露一實施例的制造單晶過渡金屬二硫屬化物層的循序制程的多個階段之一；

圖2A與圖2B顯示依據本揭露的實施例的制造單晶過渡金屬二硫屬化物層的循序制程的多個階段之一；圖2C顯示制造過渡金屬二硫屬化物層的循序制程的多個階段之一；

圖3A與圖3B顯示依據本揭露的實施例的制造單晶過渡金屬二硫屬化物層的循序制程的多個階段之一；

圖4A與圖4B顯示依據本揭露的實施例的制造單晶過渡金屬二硫屬化物層的循序制程的多個階段之一；

圖5顯示依據本揭露的實施例的形成過渡金屬二硫屬化物層的制程與裝置的示意圖；

圖6顯示依據本揭露的實施例的過渡金屬二硫屬化物層的成核；

圖7A與圖7B顯示依據本揭露的實施例的制造單晶過渡金屬二硫屬化物層的循序制程的多個階段之一；

圖8A、圖8B與圖8C顯示依據本揭露的實施例的使用單晶過渡金屬二硫屬化物層制造場效晶體管的循序制程的多個階段之一；

圖9A與圖9B顯示依據本揭露的實施例的使用單晶過渡金屬二硫屬化物層制造場效晶體管的循序制程的多個階段之一；

圖10A與圖10B顯示依據本揭露的實施例的使用單晶過渡金屬二硫屬化物層制造場效晶體管的循序制程的多個階段之一；

圖11A與圖11B顯示依據本揭露的實施例的使用單晶過渡金屬二硫屬化物層制造場效晶體管的循序制程的多個階段之一；

圖12A、圖12B、圖12C、圖12D、與圖12E顯示依據本揭露的實施例的制造單晶過渡金屬二硫屬化物層的循序制程的多個階段；

圖13A、圖13B與圖13C顯示依據本揭露的實施例的使用單晶過渡金屬二硫屬化物層制造場效晶體管的循序制程的多個階段；