[发明专利]一种晶圆级层数可控硫化钼及其制备方法

权利要求书

1.一种晶圆级层数可控硫化钼的制备方法，包括，第一步利用ALD制备厚度可控的氧化钼膜；第二步利用CVD管式炉实现对氧化钼膜硫化和退火工艺；

所述第一步包括：将衬底送入原子层沉积腔室中，对钼源进行加热达到饱和蒸发；之后利用饱和蒸气压或者惰性气体通过鼓泡将气态前驱体通过管道以脉冲的形式输运至衬底表面；待达到饱和吸附后，再次利用惰性气体对衬底表面进行吹扫带走多余前驱体；通入气态氧源，使得两种前驱体在衬底表面发生自限制反应生成MoO₃；最后通入惰性气体吹扫去除多余的氧源和反应副产物；

所述第二步中：将沉积有MoO₃的衬底以及硫源分别放入CVD管式炉中进行硫化反应包括，首先利用真空泵以及惰性气体排净管内的空气；将硫源放置在第一温区，沉积有MoO₃的衬底放置在第二温区；按照设定的温度，首先对MoO3进行退火，之后将硫源加热过程变为气态，通过惰性载气的输运至第二温区衬底表面，在设定温度下，反应生成MoS₂，最后按设定温度退火，自然冷却。

2.根据权利要求1所述的晶圆级层数可控硫化钼的制备方法，其特征在于：称取设定质量的硫粉放置在第一温区，当所述管式炉温度升温至所述第二预设温度时，使得硫受热蒸发产生硫蒸气，并通过载气输运至第二温区。

3.根据权利要求1所述的晶圆级层数可控硫化钼的制备方法，其特征在于：

原子层沉积过程中Mo源所用的源料为Mo(CO)₆、C₁₂H₃₀N₄Mo或(NtBuN)₂(NMe₂)₂Mo；

化学气相沉积过程中使用的硫源为气态硫源H₂S、或者固态硫源硫块或硫粉中任意一种或两种混合物；

原子层沉积过程中反应气体为O₂等离子体或臭氧中任意一种或两者的混合物；

原子层沉积过程和化学气相沉积过程中涉及的惰性气体为高纯氮气或氩气中任意一种或两种气体混合物，采用常压条件；

使用的衬底为耐高温的二氧化硅/硅衬底、云母衬底或蓝宝石衬底。

4.根据权利要求1所述的晶圆级层数可控硫化钼的制备方法，其特征在于：管式炉采用双温区或者三温区，管式炉选用刚玉管。

5.根据权利要求3所述的晶圆级层数可控硫化钼的制备方法，其特征在于：

ALD过程中源料蒸发温度为30-100℃；反应温度为160-175℃；

化学气相沉积过程中第一预设退火温度：第一温区温度为0-100℃，第二温区温度为350-600℃；

化学气相沉积过程中第二预设硫化温度：第一温区温度为100-180℃，第二温区温度为400-800℃；

化学气相沉积过程中第三预设退火温度：第一温区温度为100-180℃，第二温区温度为800-1000℃。

6.一种晶圆级层数可控硫化钼，其特征在于：通过权利要求1-5任一项所述的制备方法制备得到。