[發(fā)明專利]通過循環(huán)沉積工藝在襯底上沉積過渡金屬硫族化物膜的方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201911099680.6
• 申請日: 2019-11-12
• 公開（公告）號: CN111197159A
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·馬蒂內(nèi)恩;M·瑞塔拉;M·雷斯克拉
• 申請（專利權(quán)）人: ASMIP控股有限公司
• 主分類號: C23C16/455
• 分類號: C23C16/455;C23C16/30;C23C16/56;C23C16/52
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 樂洪詠;朱黎明

公開了通過循環(huán)沉積工藝在襯底上沉積過渡金屬硫族化物膜的方法。所述方法可以包括使所述襯底與含有至少一種過渡金屬的氣相反應(yīng)物接觸，所述含有至少一種過渡金屬的氣相反應(yīng)物包含鉿前體或鋯前體中的至少一種；以及使所述襯底與含有至少一種硫族化物的氣相反應(yīng)物接觸，其中所述襯底在接觸步驟期間的溫度低于約450℃。還提供了包括通過本公開的方法沉積的過渡金屬硫族化物膜的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)。

聯(lián)合研究協(xié)議的合作對象

本文中要求保護(hù)的本發(fā)明是根據(jù)或代表和/或結(jié)合赫爾辛基大學(xué)(theUniversity of Helsinki)與ASM微量化學(xué)公司(ASM Microchemistry Oy.)之間的聯(lián)合研究協(xié)議進(jìn)行的。所述協(xié)議在作出所要求保護(hù)的本發(fā)明的日期當(dāng)天和之前有效，并且所要求保護(hù)的本發(fā)明是作為在所述協(xié)議的范圍內(nèi)進(jìn)行的活動(dòng)的結(jié)果而作出。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開大體上涉及通過循環(huán)沉積工藝在襯底上沉積過渡金屬硫族化物膜的方法，且尤其涉及包含鉿或鋯的過渡金屬硫族化物的循環(huán)沉積。本公開還涉及包括通過循環(huán)沉積工藝沉積的過渡金屬硫族化物膜的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

近年來，二維(2D)材料由于在改善新一代電子裝置的性能方面的潛力而引起廣泛關(guān)注。例如，石墨烯是迄今研究最多的2D材料并且展現(xiàn)出高遷移率、透射率、機(jī)械強(qiáng)度和柔性。不過，純石墨烯中帶隙的缺乏限制了其在半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)，如晶體管中的性能。石墨烯的此類限制激勵(lì)了作為石墨烯類似物的替代性2D材料的研究。近來，以過渡金屬硫族化物，且尤其是過渡金屬二硫族化物作為石墨烯的替代選擇引起了相當(dāng)大的研究關(guān)注。過渡金屬二硫族化物可以具有MX₂的化學(xué)計(jì)算量，其描述過渡金屬(M)被夾在兩層硫族元素原子(X)之間，并且在金屬-硫族元素之間具有較強(qiáng)的平面內(nèi)共價(jià)鍵且在各層之間具有較弱的平面外范德華鍵(van der Waals bonding)。

然而，用于制造2D材料的可縮放的低溫方法極少。目前，機(jī)械剝離塊狀晶體是最常用的形成方法，不過，盡管這種方法制造出質(zhì)量良好的晶體，但所述方法無法制造出連續(xù)膜并且勞動(dòng)量非常大，使得此類方法不適用于工業(yè)制造。化學(xué)氣相沉積(CVD)已被用于沉積2D材料，但目前用于一些金屬硫族化物，如二硫化鉿(HfS₂)的CVD工藝的操作溫度在900℃與1000℃之間，而且無法制造出連續(xù)的大面積2D材料。

因此，需要能夠在較低沉積溫度下且在原子水平上控制膜厚度下制造出2D材料的方法。

發(fā)明內(nèi)容

提供本概述是為了以簡化的形式引入一系列概念。下文在本公開的示例性實(shí)施例的詳細(xì)描述中更詳細(xì)地描述這些概念。本概述不打算標(biāo)識(shí)所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也不打算用于限制所要求保護(hù)的主題的范圍。

在一些實(shí)施例中，提供了通過循環(huán)沉積工藝在襯底上沉積過渡金屬硫族化物膜的方法。所述方法可包含：使所述襯底與含有至少一種過渡金屬的氣相反應(yīng)物接觸，所述含有至少一種過渡金屬的氣相反應(yīng)物包含鉿前體或鋯前體中的至少一種；以及使所述襯底與含有至少一種硫族化物的氣相反應(yīng)物接觸，其中所述襯底在接觸步驟期間的溫度低于約450℃。

本公開的實(shí)施例還提供了包含通過本文中所描述的方法沉積的過渡金屬硫族化物膜的半導(dǎo)體裝置結(jié)構(gòu)。

出于概述本發(fā)明以及所實(shí)現(xiàn)的優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)勢的目的，上文中描述了本發(fā)明的某些目的和優(yōu)勢。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解，未必所有這些目的或優(yōu)勢都可以根據(jù)本發(fā)明的任何特定實(shí)施例來實(shí)現(xiàn)。因此，例如，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可以按實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化如本文中所教示或建議的一種優(yōu)勢或一組優(yōu)勢但不一定實(shí)現(xiàn)如本文中可能教示或建議的其它目的或優(yōu)勢的方式來實(shí)施或進(jìn)行。

所有這些實(shí)施例都旨在落入本文中所公開的本發(fā)明的范圍內(nèi)。對于所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，這些和其它實(shí)施例將根據(jù)參考附圖的某些實(shí)施例的以下詳細(xì)描述而變得顯而易見，本發(fā)明不限于所公開的任何特定實(shí)施例。