[发明专利]一种晶圆级二维材料的转移方法及器件制备方法

说明书

本发明涉及一种晶圆级二维材料的转移方法及器件制备方法，该方法包括：提供牺牲层衬底和目标衬底，在牺牲层衬底上形成第一氧化层，在目标衬底上形成第二氧化层；在第一氧化层上依次形成二维材料层以及第三氧化层，并对第三氧化层以及二维材料层进行刻蚀，露出部分第一氧化层，形成多个岛状结构；形成包裹岛状结构的保护结构，各个岛状结构分别对应一个保护结构；在保护结构以及露出的部分第一氧化层上形成第四氧化层；将第四氧化层与第二氧化层进行键合，并暴露岛状结构中的二维材料，以实现二维材料的晶圆级转移。实现晶圆级二维材料的高质量转移，最大程度上保证二维材料原有的电学性能。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，尤其涉及一种晶圆级二维材料的转移方法及器件制备方法。

背景技术

近年来，摩尔定律的发展速度显著放缓，这也预示着硅基半导体集成电路即将发展到尽头，二维材料因其超薄的物理厚度和对短沟道效应的超强抵抗力，获得了巨大的关注，有望成为未来代替硅基半导体的新型材料。

二维材料的器件制备以及电路集成均需要实现晶圆级二维材料生长，但是二维材料生长对于衬底要求较为严苛。通常的二维材料转移方法是将PMMA等有机材料作为中间载体旋涂至二维材料之上，再将衬底进行刻蚀使二维材料与衬底分离，最后转移到目标衬底上进行清洗和烘干，然而现有的二维材料转移方法对于工艺的要求很高，很容易使转移后的薄膜产生褶皱和破损，同时，工艺过程中的外部环境不可避免的会对二维材料产生影响，需要额外的工艺对二维材料进行处理以保证其性质不产生退化。

针对上述现有情况，急需寻求一种晶圆级二维材料的转移方法，避免转移过程中对二维材料的损伤，提高转移后的二维材料的质量。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明实施例旨在提供一种晶圆级二维材料的转移方法及器件制备方法，用以解决现有二维材料的片上转移过程中容易产生褶皱或破损导致二维材料的电学性能下降的问题。

一方面，本发明实施例提供了一种晶圆级二维材料的转移方法，包括：

提供牺牲层衬底以及目标衬底，在所述牺牲层衬底上表面形成第一氧化层，在所述目标衬底上表面形成第二氧化层；

在所述第一氧化层的上表面形成二维材料层；

在所述二维材料层上表面形成第三氧化层，并对所述第三氧化层以及所述二维材料层进行刻蚀，露出部分第一氧化层，形成多个岛状结构；

形成包裹所述岛状结构的保护结构，各个岛状结构分别对应一个保护结构；在所述保护结构以及露出的部分第一氧化层上形成第四氧化层；

将所述第四氧化层与所述第二氧化层进行键合，并暴露各个岛状结构中的二维材料，以实现二维材料的晶圆级转移。

进一步，所述第三氧化层为氧化铝层，所述在所述二维材料层上表面形成第三氧化层，包括：

在所述二维材料上表面沉积金属铝层；

金属铝层自然氧化后，在氧化后的金属铝层上表面沉积氧化铝层。

进一步，所述对所述第三氧化层以及所述二维材料层进行刻蚀，露出部分第一氧化层，形成多个岛状结构，包括：

在所述第三氧化层上形成图案化的光刻胶；

以图案化的光刻胶为掩膜，通过湿法腐蚀对位于上部的所述第三氧化层进行图案化，形成图案化的第三氧化层后；

通过干法刻蚀对位于下部的所述二维材料层进行图案化，形成图案化的二维材料层；

清除图案化的光刻胶，得到多个岛状结构。

进一步，所述通过湿法腐蚀对所述第三氧化层进行图案化，包括：