过渡金属二硫属化物薄膜的原子层沉积和蚀刻.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113808912A(43)申请公布日2021.12.17(21)申请号202110646474.3(22)申请日2021.06.10(30)优先权数据63/037,8772020.06.11US(71)申请人ASMIP私人控股有限公司地址荷兰阿尔梅勒(72)发明人M.里塔拉J.哈马雷宁M.莱斯卡拉(74)专利代理机构北京市柳沈律师事务所11105代理人焦玉恒(51)Int.Cl.H01L21/02(2006.01)H01L21/306(2006.01)H01L21/3065(2006.01)权利要求书2页说明书16页附图1页(54)发明名称过渡金属二硫属化物薄膜的原子层沉积和蚀刻(57)摘要提供了用于沉积诸如铼硫化物薄膜的过渡金属二硫属化物(TMDC)膜的气相沉积方法。在一些实施例中，使用沉积循环沉积TMDC薄膜，其中反应空间中的衬底与气相过渡金属前驱体(诸如过渡金属卤化物)、包括还原剂的反应物(诸如NH3)和硫属化物前驱体交替地并按顺序地接触。在一些实施例中，使用气相铼卤化物前驱体、还原剂和硫前驱体来沉积铼硫化物薄膜。可以通过化学气相蚀刻来蚀刻沉积的TMDC膜，学气相蚀刻使用诸如O2的氧化剂作为蚀刻反应物和诸如N2的惰性气体以移除过量蚀刻反应物。TMDC薄膜可以找到例如作为2D材料的用途。CN113808912ACN113808912A权利要求书1/2页1.一种用于在衬底上沉积薄膜的方法，所述薄膜包括过渡金属二硫属化物，所述方法包括两个或更多个顺序沉积循环，所述两个或更多个顺序沉积循环各自包括使所述衬底与包括过渡金属前驱体的气相第一反应物、包括还原剂的气相第二反应物和包括硫属化物前驱体的气相第三反应物接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属二硫属化物包括Mo、W、Re、Ta、Zr、Hf、Sn、Nb、Ni或V。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属二硫属化物包括ReS2、TaS2、ZrS2、HfS2、SnS2ReTe2、TaTe2、ZrTe2、HfTe2、SnTe2ReSe2、TaSe2、ZrSe2、HfSe2或SnSe2。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相第一反应物包括Mo、W、Re、Ta、Zr、Hf、Sn、Nb、Ni和V中的一者或多者。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述气相第一反应物包括过渡金属卤化物。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述硫属化物前驱体包括硫。7.根据权利要求1所述的方法，其中所述硫属化物前驱体包括H2S、H2S2、H2Se、H2Se2、H2Te、H2Te2、(NH4)2S、(CH3)2Se、(CH3)2Te，或者单质或原子Se、Te或S。8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二反应物包括NH3、N2、N2H4、氮等离子体、激发态氮类物质、氮自由基、原子氮、硅烷、硼烷或联胺类物质中的一种或多种。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属前驱体是铼卤化物。10.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二反应物包括NH3。11.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三反应物包括一个或多个H‑S键。12.根据权利要求1所述的方法，其中所述第三反应物包括H2S。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述薄膜包括ReS2。14.根据权利要求1所述的方法，其中所述过渡金属二硫属化物薄膜沉积在具有大于90％的阶梯覆盖率的三维结构上。15.一种循环气相沉积方法，用于在反应腔中在衬底上沉积包括ReS2的薄膜，所述方法包括多个沉积循环，所述多个沉积循环包括使反应空间中的所述衬底与包括铼卤化物的第一气相反应物、包括还原剂的第二气相反应物和包括硫的第三气相反应物交替地并按顺序地接触。16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一气相反应物包括ReCl5，所述第二气相反应物包括NH3且所述第三气相反应物包括H2S。17.根据权利要求15所述的方法，附加地包括在使所述衬底与所述第一气相反应物接触之后且在使所述衬底与所述第二气相反应物接触之前，从所述反应腔移除过量第一气相反应物。18.一种用于在衬底上沉积薄膜的方法，所述薄膜包括过渡金属双硫属化物，所述方法包括：沉积循环，包括使所述衬底与包括过渡金属前驱体的气相第一反应物、包括还原剂的气相第二反应物和包括硫属化物前驱体的气相第三反应物接触；以及在沉积过程中在一个或多个间隔时的化学气相蚀刻循环，所述化学气相蚀刻循环包括使所述衬底与包括氧化剂的第一蚀刻反应物接触，以及用惰性气体从反应空间吹扫过量第一蚀刻反应物，、2CN113808912A权利要求书2/2页其中以预定比例进行所述沉积循环和化学气相蚀刻循环，以沉积包括铼硫化物的所述薄膜。19.根据权利要求18所述的方法，其中对每个化学