[发明专利]通过循环沉积在衬底上沉积金属硫族化物的方法

说明书

公开了一种通过循环沉积在衬底上沉积金属硫族化物的方法。所述方法使所述衬底与至少一种含金属的气相反应物接触，所述气相反应物包括由式M‑O‑C表示的部分化学结构，其中金属(M)原子键结至氧(O)原子，并且所述氧(O)原子键结至碳(C)原子；并使所述衬底与至少一种含硫族元素的气相反应物接触。还提供了包含由本公开的方法沉积的金属硫族化物的半导体装置结构。

联合研究协议的合作对象

本文中要求的本发明是根据或代表和/或结合赫尔辛基大学(the University ofHelsinki)与ASM微量化学公司(ASM Microchemistry Oy.)之间的联合研究协议进行的。所述协议在作出所要求的本发明的日期当天和之前有效，并且所要求的本发明是作为在所述协议的范围内进行的活动的结果而作出。

技术领域

本公开大体上涉及通过循环沉积在衬底上沉积金属硫族化物的方法，且尤其涉及二硫化锡或二硫化锗的循环沉积。本公开还涉及包含通过循环沉积形成的金属硫族化物薄膜的半导体装置结构。

背景技术

近年来，二维(2D)材料由于在改善新一代电子装置的性能方面的潜力而引起广泛关注。例如，石墨烯是迄今研究最多的2D材料并且展现出高迁移率、透射率、机械强度和可挠性。不过，纯石墨烯中带隙的缺乏限制了其在半导体装置结构，如晶体管中的性能。石墨烯的此类限制激励了作为石墨烯类似物的替代性2D材料的研究。近来，以过渡金属硫族化物，且尤其是过渡金属二硫族化物作为石墨烯的替代选择引起了相当大的研究关注。过渡金属二硫族化物可以具有MX₂的化学计算量，其描述过渡金属被夹在两层硫族原子之间，并且在金属-硫族元素之间具有较强的平面内共价键且在各层之间具有较弱的平面外范德华键。

然而，用于制造2D材料的可缩放的低温方法极少。目前，机械剥离块状晶体是最常用的形成方法，不过，尽管这种方法制造出质量良好的晶体，但所述方法无法制造出连续膜并且劳动量非常大，使得此类方法不适用于工业制造。化学气相沉积(CVD)已被用于沉积2D材料，但目前用于金属硫族化物，如二硫化锡(SnS₂)的CVD工艺的操作温度超过600℃，而且无法制造出连续的大面积2D材料。因此，需要能够在较低沉积温度且在原子水平上控制膜厚度下制造出具有适合带隙的2D材料的方法。

发明内容

提供本概述是为了以简化的形式引入一系列概念。下文在本公开示例实施例的详细描述中将更详细地描述这些概念。本概述不打算标识所要求的主题的关键特征或必要特征，也不打算用于限制所要求的主题的范围。

在一些实施例中，提供了一种通过循环沉积在衬底上沉积金属硫族化物的方法。所述方法可以包括：使所述衬底与至少一种含金属的气相反应物接触，所述气相反应物包括由化学式M-O-C表示的部分化学结构，其中金属原子键结至一个氧原子(O)，并且所述氧(O)原子键结至碳(C)原子；并且使所述衬底与至少一种含硫族元素的气相反应物接触。本公开的实施例还提供了半导体装置结构，其包括由本文中所描述的方法沉积的金属硫族化物。

出于概述本发明以及所实现的优于现有技术的优势的目的，上文中描述了本发明的某些目的和优势。当然，应理解，未必所有这些目的或优势都可以根据本发明的任一特定实施例实现。因此，例如，本领域的技术人员将认识到，本发明可以按实现或优化如本文中所教示或建议的一种优势或一组优势，但不一定实现如本文中可能教示或建议的其它目的或优势的方式来实施或进行。

所有这些实施例都意欲在本文中所公开的本发明的范围内。本领域的技术人员从以下参照附图的某些实施例的详细描述将对这些和其它实施例显而易见，本发明不限于所公开的任何特定实施例。

附图说明

虽然本说明书以具体地指出并明确地要求保护被视为本发明实施例的内容的权利要求书结束，但在结合附图阅读时，可以从本公开的实施例的某些实例的描述中更容易地确定本公开的实施例的优势，在附图中：