[发明专利]形成二维材料层的方法、场效晶体管及其制造方法

说明书

一种形成二维材料层的方法、场效晶体管及其制造方法。在形成二维材料层的方法中，形成成核图案于基板之上，且形成过渡金属二硫属化物层，使得过渡金属二硫属化物层从成核图案横向地生长。在一或多个前述及以下实施例中，过渡金属二硫属化物层为单晶。

技术领域

本揭露的实施例关于场效晶体管，特别关于形成二维材料层的方法、制造场效晶体管的方法、及场效晶体管。

背景技术

作为二维(two-dimensional，2-D)的石墨烯已显现为次10纳米技术节点的晶体管应用的可能材料。然而，由于石墨烯的零能隙性质，石墨烯晶体管的低开关比(ON/OFFratio)已限制其实际应用。其他具有能隙的二维材料，例如过渡金属二硫属化物(transition metal dichalcogenide，TMD)，已吸引晶体管应用的目光。

发明内容

依据本揭露的一方面，一种形成二维材料层的方法包含形成成核图案于基板之上，且形成过渡金属二硫属化物层，使得过渡金属二硫属化物层从成核图案横向地生长。

依据本揭露的一方面，一种制造场效晶体管的方法包含形成成核图案于基板之上；形成过渡金属二硫属化物层，使得过渡金属二硫属化物层从成核图案横向生长；在形成过渡金属二硫属化物层之后，去除成核图案；形成源极与漏极电极于过渡金属二硫属化物层上；形成栅极介电层；以及形成栅电极于栅极介电层之上。

依据本揭露的一方面，一种场效晶体管包含二维过渡金属二硫属化物层、源极/漏极电极、栅极介电层以及栅电极。二维过渡金属二硫属化物层作为通道。二维过渡金属二硫属化物层为不具晶界的单晶。

附图说明

本揭露的实施例由以下参照所附附图的详细说明可得最佳理解。需强调的是，依据业界的标准实务，多个特征未按比例绘制并仅用于说明目的。事实上，可任意增加或减少多个特征的尺寸以使讨论清楚。

图1A与图1B显示依据本揭露一实施例的制造单晶过渡金属二硫属化物层的循序制程的多个阶段之一；

图2A与图2B显示依据本揭露的实施例的制造单晶过渡金属二硫属化物层的循序制程的多个阶段之一；图2C显示制造过渡金属二硫属化物层的循序制程的多个阶段之一；

图3A与图3B显示依据本揭露的实施例的制造单晶过渡金属二硫属化物层的循序制程的多个阶段之一；

图4A与图4B显示依据本揭露的实施例的制造单晶过渡金属二硫属化物层的循序制程的多个阶段之一；

图5显示依据本揭露的实施例的形成过渡金属二硫属化物层的制程与装置的示意图；

图6显示依据本揭露的实施例的过渡金属二硫属化物层的成核；

图7A与图7B显示依据本揭露的实施例的制造单晶过渡金属二硫属化物层的循序制程的多个阶段之一；

图8A、图8B与图8C显示依据本揭露的实施例的使用单晶过渡金属二硫属化物层制造场效晶体管的循序制程的多个阶段之一；

图9A与图9B显示依据本揭露的实施例的使用单晶过渡金属二硫属化物层制造场效晶体管的循序制程的多个阶段之一；

图10A与图10B显示依据本揭露的实施例的使用单晶过渡金属二硫属化物层制造场效晶体管的循序制程的多个阶段之一；

图11A与图11B显示依据本揭露的实施例的使用单晶过渡金属二硫属化物层制造场效晶体管的循序制程的多个阶段之一；

图12A、图12B、图12C、图12D、与图12E显示依据本揭露的实施例的制造单晶过渡金属二硫属化物层的循序制程的多个阶段；

图13A、图13B与图13C显示依据本揭露的实施例的使用单晶过渡金属二硫属化物层制造场效晶体管的循序制程的多个阶段；