本发明专利技术是关于具有不同厚度过渡金属二硫属化物层的装置和制造方法。根据本发明专利技术的一实施例为一种结构，其包含：在衬底的第一区中的第一有源装置，所述第一有源装置包含二维(2-D)材料的第一层，所述第一层具有第一厚度；和在所述衬底的第二区中的第二有源装置，所述第二有源装置包含所述2-D材料的第二层，所述第二层具有第二厚度，所述2-D材料包含过渡金属二硫属化物TMD，所述第二厚度与所述第一厚度不同。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体领域技术，特别是半导体装置及其制造方法。
技术介绍
半导体装置用于多种电子应用中，例如，个人计算机、蜂窝电话、数码相机和其它电子设备(作为实例)。半导体装置通常通过在半导体衬底上依序沉积隔离或介电层、导电层和半导材料层并使用光刻图案化各种材料层以在其上形成电路组件和元件来制造。晶体管为常常形成于半导体装置上的电路组件或元件。取决于电路设计，除了电容器、电感器、电阻器、二极管、传导线或其它元件外，许多晶体管也形成于半导体装置上。场效应晶体管(FET)为一种类型的晶体管。通常，晶体管包含形成于源极与漏极区之间的栅极堆叠。源极区和漏极区可包含衬底的掺杂区，且可展现适合于特定应用的掺杂概况。栅极堆叠定位于通道区上，且可包括衬底中插入于栅极电极与通道区之间的栅极电介质。在晶体管的最近发展中，将过渡金属二硫属化物(TMD)材料用于形成晶体管。TMD材料形成包含通道区和源极及漏极区的活性区。然而，TMD材料为半导体材料，且因此对源极和漏极区的接触电阻高。
技术实现思路
本专利技术的一实施例提供一结构，其包括：在衬底的第一区中的第一有源装置，该第一有源装置包括二维2-D材料的第一层，该第一层具有第一厚度；以及在该衬底的第二区中的第二有源装置，该第二有源装置包括该2-D材料的第二层，该第二层具有第二厚度，该2-D材料包括过渡金属二硫属化物TMD，该第二厚度与该第一厚度不同。在本专利技术的一实施例中，第一有源装置为第一场效应晶体管，且其中该第一场效应晶体管的通道为该2-D材料的该第一层，其中该第二有源装置为第二场效应晶体管，且其中该第二场效应晶体管的通道为该2-D材料的该第二层。该结构进一步包括：第一隔离区，其邻接该2-D材料的该第一层和该第二层且在该第一层与该第二层之间；在该2-D材料的该第一层上的第一栅极；在该2-D材料的该第二层上的第二栅极；第一触点和第二触点，其在该2-D材料的该第一层上且邻近该第一栅极；以及第三触点和第四触点，其在该2-D材料的该第二层上且邻近该第二栅极。其中该第一触点正接触该2-D材料的该第一层和该第一隔离区。该第三触点正接触该2-D材料的该第二层的顶表面和第一隔离区的顶表面和侧壁。该第一隔离区的顶表面与该2-D材料的该第一层的顶表面共平面，且其中该第一隔离区的该顶表面在该2-D材料的该第二层的顶表面上方。第一层包括该2-D材料的多个子层，且其中该第二层为该2-D材料的单一子层。该结构进一步包括：在该衬底上的绝缘体层，该2-D材料的该第一层和该2-D材料的该第二层在该绝缘体层上。根据本专利技术的另一实施例，一方法，其包括：将过渡金属二硫属化物TMD材料沉积到衬底上；将该TMD材料图案化成第一厚度的第一TMD层和第二厚度的第二TMD层，该第一厚度与该第二厚度不同；在该第一TMD层上形成第一栅极堆叠；以及在该第二TMD层上形成第二栅极堆叠。根据本专利技术的又一实施例，一方法，其包括：在衬底上形成多个过渡金属二硫属化物TMD层，该TMD层中的每一者具有平行于该衬底的主表面的主表面；蚀刻经由该多个TMD层的沟槽以形成第一多个TMD层和第二多个TMD层，该第一多个TMD层与该第二多个TMD层相比在该沟槽的相对侧上；在该沟槽中沉积绝缘材料以形成隔离区；从该第一多个TMD层去除第一数目个层且从该第二多个TMD层去除第二数目个层，该第一数目与该第二数目不同；在该第一多个TMD层的其余层上形成第一栅极堆叠；在该第二多个TMD层的其余层上形成第二栅极堆叠；在该第一多个TMD层的该其余层上形成第一导电触点；以及在该第二多个TMD层的该其余层上形成第二导电触点。附图说明当结合附图阅读时，从以下实施方式最好地理解本专利技术的各方面。应注意，根据行业中的标准实践，各种特征未按比例绘制。实际上，为了论述清晰起见，可任意增大或减小各种特征的尺寸。图1A和1B分别为根据一些实施例的具有过渡金属二硫属化物(TMD)通道的装置的横截面图和俯视图。图2说明根据一些实施例的TMD层的示意性表示。图3为根据一些实施例的具有在绝缘体层上的TMD通道的装置的透视图。图4为根据一些实施例的具有TMD通道的装置的透视图。图5到10和图12到16为在根据一些实施例的用于形成装置结构的工艺期间的中间步骤的横截面图。图11A到11D为在去除单一TMD层的工艺期间的中间步骤的俯视图。图17和18为在根据一些实施例的用于形成装置结构的工艺期间的中间步骤的横截面图。图19到28为在根据一些实施例的用于形成装置结构的工艺期间的中间步骤的横截面图。图29为根据一些实施例的装置结构的横截面图。图30为根据一些实施例的用于形成TMD层的系统的横截面图。具体实施方式以下揭示内容提供用于实施本专利技术的不同特征的许多不同实施例或实例。以下描述组件以及布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些只是实例且并不意欲为限制性的。例如，在以下描述中，第一特征在第二特征上方或上的形成可包含第一特征和第二特征直接接触地形成的实施例，且还可包含额外特征可在第一特征与第二特征之间形成使得第一特征与第二特征可不直接接触的实施例。此外，本专利技术可在各种实例中重复参考数字和/或字母。此重复是出于简单性和清晰性的目的，且本身并不指定所论述的各种实施例和/或配置之间的关系。另外，例如“在……下”、“在……下方”、“下部”、“在……上方”、“上部”及类似者的空间相对术语本文中为易于描述而使用，以描述如图中所说明的一个元件或特征与另一元件或特征的关系。除图中所描绘的定向以外，空间相对术语意欲涵盖在使用或操作中的装置的不同定向。设备可以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)，且本文中所使用的空间相对描述词可同样相应地进行解释。在具体地提出所说明的实施例前，将大体提出本揭示的实施例的某些有利特征和方面。一般来说，本专利技术为装置和其形成方法以提供在同一衬底上具有各种厚度二维(2-D)材料层的装置，例如，提供在同一衬底上具有各种厚度通道的晶体管。明确地说，例如以下揭示的实施例的实施例具有由各种厚度的2-D材料层形成的通道。2-D材料层可为过渡金属二硫属化物(TMD)材料层。已发现，每一晶体管中的TMD层的能带隙的值强烈取决于TMD层的厚度。因此，可分开来在每一晶体管中调整受到能带隙影响的装置特性，甚至在这些装置形成于同一裸片/芯片上时。这些特性包含阈值电压、接通状态电流、(接通状态电流/断开状态电流)的比率和接触传导率。通过本专利技术的实施例，可进一步优化包含所述装置的集成电路的总体性能。例如，在一些实施例中，具有第一厚度的TMD层形成于衬底的表面上。TMD层可包含多个TMD子层。掩模材料接着沉积在TMD层上且经图案化以暴露TMD层的一部分。接下来，逐层将暴露的TMD层蚀刻到第二厚度，且接着去除掩模材料。在裸片/芯片上的晶体管通道的不同厚度可通过重复此遮蔽-图案化-蚀刻工艺来实现。现在参看图1A，说明第一区200和第二区300，其中两个区具有衬底102、任选绝缘体层104、过渡金属二硫属化物(TMD)层106、隔离区108、栅极电介质110、栅极电极112、栅极间隔物114和触点116。第一区200包含第一晶体管且第二区300包含第二晶体管。在一些实施例中，第一晶体管与第二晶体管具有不同性能特性，且在另本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种结构，其包括：在衬底的第一区中的第一有源装置，所述第一有源装置包括二维2‑D材料的第一层，所述第一层具有第一厚度；以及在所述衬底的第二区中的第二有源装置，所述第二有源装置包括所述2‑D材料的第二层，所述第二层具有第二厚度，所述2‑D材料包括过渡金属二硫属化物TMD，所述第二厚度与所述第一厚度不同。
【技术特征摘要】
2015.10.05 US 14/874,8791.一种结构，其包括：在衬底的第一区中的第一有源装置，所述第一有源装置包括二维2-D材料的第一层，所述第一层具有第一厚度；以及在所述衬底的第二区中的第二有源装置，所述第二有源装置包括所述2-D材料的第二层，所述第二层具有第二厚度，所述2-D材料包括过渡金属二硫属化物TMD，所述第二厚度与所述第一厚度不同。2.根据权利要求1所述的结构，其中所述第一有源装置为第一场效应晶体管，且其中所述第一场效应晶体管的通道为所述2-D材料的所述第一层，其中所述第二有源装置为第二场效应晶体管，且其中所述第二场效应晶体管的通道为所述2-D材料的所述第二层。3.根据权利要求2所述的结构，其进一步包括：第一隔离区，其邻接所述2-D材料的所述第一层和所述第二层且在所述第一层与所述第二层之间；在所述2-D材料的所述第一层上的第一栅极；在所述2-D材料的所述第二层上的第二栅极；第一触点和第二触点，其在所述2-D材料的所述第一层上且邻近所述第一栅极；以及第三触点和第四触点，其在所述2-D材料的所述第二层上且邻近所述第二栅极。4.根据权利要求3所述的结构，其中所述第一触点正接触所述2-D材料的所述第一层和所述第一隔离区。5.根据权利要求3所述的结构，其中所述第三触点正接触所述2-D材料的所述第二层的顶表面和第一隔离区的顶表面和侧壁。6.根据权利要求3所述的结构，其中所述第一隔离区的...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶凌彦，王昭雄，杨育佳，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71
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