[发明专利]制造二维材料结构的方法

说明书

本揭露描述制造二维材料结构的方法，包含接收一晶圆，晶圆包含基板与基板上的第一二维材料的第一层，通过图案化第一层，形成第一二维材料的第一图案，以及选择性地在第一图案上形成第二二维材料的第二层，第二二维材料的第二层实质上覆盖第一图案。

技术领域

本揭露是相关于制造二维材料半导体结构的方法。

背景技术

受到石墨烯制造成功的刺激，二维材料(Two-dimensional material，2Dmaterial)已经是近年来研究工作的焦点，并被期望能够应用二维材料它们新颖的电子特性并发挥在半导体科技领域的极佳潜力。虽然石墨烯具有高的载子迁移率，石墨烯没有能隙的特性(即是所谓的半金属特性)，限制了石墨烯在半导体装置上的应用。二维的黑磷(black phosphorus)同素异形体，也就是磷烯，是另一种被广泛研究的二维材料，磷烯被预测具有高的迁移率与可见的能隙。磷烯的一个缺点是，当磷烯处在大气的条件下，磷烯会立刻降解(degradation)。

发明内容

本揭露相关于一种制造二维材料结构的方法，包括接收晶圆，晶圆包含基板与基板上的第一二维材料，接着通过图案化该第一层，形成第一二维材料的一第一图案，然后选择性地在第一图案上形成第二二维材料的第二层，而第二二维材料的第二层实质上覆盖第一图案。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下详细描述中可以最好地理解本揭露的各方面。在附图中，除非上下文另有说明，否则相同的附图标记表示相似的元件或步骤。附图中元件的尺寸和相对位置不一定按比例绘制。实际上，为了清楚讨论，可以任意增加或减少各种特征的元件。

图1根据本揭露实施方式说明列举的制造二维材料的方法；

图2A-图2H根据本揭露实施方式绘示在各个制造步骤中列举的晶圆的剖面视图。

具体实施方式

本应用描述选择性地成长一二维材料(Two-dimensional material，2Dmaterial)于另一二维材料的表面上的方法，以及相关的装置。根据本文描述实施方式的技术，此技术是针对在第一二维材料基质层的表面上制造第二二维材料的一种新颖制程技术。一种“二维材料”是一种晶体结构，这种晶体结构是由单层的原子所组成，而这样的结构也称作是“单晶”材料。

在一实施方式中，第二二维材料是锑烯。基质层的第一二维材料是一或多个的二硫化钼、二硫化钨、二硒化钼或是其他的二维材料。第一二维材料的基质层位于基板上，基板例如硅基板、蓝宝石基板或是其他合适的基板。

发明人观察到，第一二维材料的基质便于使第二二维材料形成于其上，这是因为基质的表面能量低，而且没有垂直的键结在基质的表面上。二维材料基质层这样的优点，使基质层与晶圆上其他不属于基质层的表面给区分开来。这样的区别在本揭露技术被利用到，以达到在被图案化第一二维材料基质层上选择性地形成第二二维材料的目的。在第一二维材料的基质上选择性地成长第二二维材料是控制了成长条件，这个成长条件避免第二二维材料形成或是残留在第一二维材料基质以外基板的表面上。二维材料这样的选择性形成，在实际应用上是相当有利的。举例来说，第二二维材料能够基于二维材料基质的图案，本质地被图案化。这个特点可以很好的在新的技术节点上保留临界尺寸限额，这里的新的技术节点例如亚7纳米科技(sub-7nm technologies)，因为对第二二维材料以及在第二二维材料上的任何其他二维材料层来说，这样的图案化不需要光刻技术。这里应注意到，光刻技术的精确性与灵敏性问题，是亚7纳米技术节点主要障碍之一。此外，选择性成长的技术，能立刻使用于二维材料层的纳米线垂直堆迭的形成上。