硫属化物薄膜的制造方法技术

本揭露提供一种硫属化物薄膜的制造方法。此方法包括：提供基底于腔室中；实行第一原子层沉积工艺以形成第一氧化物薄膜于基底上方；实行第一硫属化工艺，包括注入第一硫属元素，以使第一氧化物薄膜转变为第一硫属化物薄膜；于第一硫属化物薄膜上实行退火工艺。

【技术实现步骤摘要】

本揭露系关于硫属化物薄膜的制造方法，特别系关于利用原子层沉积工艺来制造硫属化物薄膜的方法。
技术介绍
近年来，硫属化物薄膜已被研究并使用于许多应用之中。硫属化物薄膜具有宽的能带间隙且具有提供短波长光学放射的潜力。一般来说，硫属化物薄膜包括硫属原子及至少一个额外的元素其通常用来改变电气特性。可通过使用化学气相沉积(CVD)工艺或金属有机化学气相沉积(MOCVD)工艺以从前驱物来制造硫属化物薄膜。另外，可将硫属化物薄膜从层状硫属化物块材上剥离并转移至基底。然而，提供具有更薄且厚度均匀的可扩展的硫属化物薄膜仍存在挑战性。因此，需要新的方法来制造硫属化物薄膜。
技术实现思路
本揭露的实施例提供一种硫属化物薄膜的制造方法，包括：提供基底于腔室中；实行第一原子层沉积工艺以形成第一氧化物薄膜于基底上方；实行第一硫属化工艺，包括注入第一硫属元素，以使第一氧化物薄膜转变为第一硫属化物薄膜。可于第一硫属化物薄膜上实行退火工艺。本揭露的另一实施例提供一种硫属化物薄膜的制造方法，包括：提供基底于腔室中；实行第一原子层沉积工艺以形成第一氧化物薄膜于基底上方；实行第二原子层沉积工艺以形成第二氧化物薄膜于第一氧化物薄膜上方；实行第一硫属化工艺，包括注入第一硫属元素，以使第一氧化物薄膜及第二氧化物薄膜转变为第一硫属化物薄膜及第二硫属化薄膜。可于第一硫属化物薄膜及第二硫属化物薄膜上实行退火工艺。本揭露的另一实施例提供一种硫属化物薄膜的制造方法，包括：提供一基底于一腔室中；实行多个原子层沉积工艺以形成多层氧化物薄膜于该基底上方，其中至少一层的该多层氧化物薄膜不同于其它层；实行一第一硫属化>
工艺，包括注入一第一硫属元素，以使该多层氧化物薄膜转变为多层硫属化物薄膜。以下将配合所附图式详述本揭露的实施例。附图说明可通过配合所附图式并参照下列详细描述及实例以更加理解本揭露的专利技术，其中：图1A-1C为本揭露示范实施例中，制造硫属化物薄膜的中间工艺步骤的剖面图。图2A-2C为本揭露另一示范实施例中，制造硫属化物薄膜的中间工艺步骤的剖面图。图3A-3C为本揭露又一示范实施例中，制造硫属化物薄膜的中间工艺步骤的剖面图。图4A-4B为在一些实施例中，Al2O3基底上的单层WSe2硫属化物薄膜的拉曼光谱及光学影像。图5A-5B为在一些实施例中，Al2O3基底上的双层WSe2硫属化物薄膜的拉曼光谱及光学影像。其中，附图标记说明如下：102 基底104 第一氧化物薄膜106 第一硫属化物薄膜107 UV光照工艺109 退火工艺202 腔室204 支持器206a 第一ALD元素前驱物206b 氧化气体208 第一硫属前驱物208a 第一硫属元素208b 氢气208c 载体气体209 退火工艺210a 第二ALD元素前驱物210b 氧化气体212 第二硫属前驱物212a 第二硫属元素212b 氢气212c 载体气体304 第二氧化物薄膜306 第二硫属化物薄膜307 UV光照工艺309 退火工艺具体实施方式可通过配合所附图式来参照下列详细描述以更加理解本揭露的实施例的目的、特征及优点。本揭露的实施例提供替代的实施例以描述实行方法的替代特征。再者，实施例中每个组件的配置系用来解释本揭露而不该以此限定本揭露的范围。此外，在不同实施例中可能使用重复的标号或标示，这些重复仅为了简单清楚地叙述本揭露，不代表所讨论的不同实施例及/或结构之间有特定的关系。“大约”及“基本上”等用语通常代表所述数值的+/-20％，再通常为所述数值的+/-10％，更通常为所述数值的+/-5％。本揭露所述数值为一近似值。当没有特定描述时，所述数值具有”大约”或”基本上”的意思。本揭露的实施例提供一种硫属化物薄膜的制造方法，并能改善其均匀性。图1A-1C为制造第一硫属化物薄膜的中间工艺步骤的剖面图。请参照图1A，提供基底102于腔体202中的支持器204上方，腔室202系用来实行第一原子层沉积(ALD)工艺。注入第一ALD前驱物至腔室202以进行第一ALD工艺。在一些实施例中，第一ALD前驱物可包括第一ALD元素前驱物206a及氧化气体206b。第一ALD元素前驱物206a可包括诸如钼(Mo)、钨(W)或
铪(Hf)的过渡金属，或是诸如镓(Ga)、铟(In)、锗(Ge)、锡(Sn)或锌(Zn)的半导体材料或其它类似物。氧化气体206b可包括臭氧(O3)或氧气(O2)。在一些实施例中，如图1A所示，第一ALD元素前驱物206a附着至基底102的表面上，接着如图1B所示，与氧化气体206b反应以形成第一氧化物薄膜104。在一些实施例中，基底102可为硅基底或介电质基底，例如：氧化硅、氮化硅、石英、氧化铝或玻璃。第一氧化物薄膜104可为过渡金属氧化物薄膜或半导体氧化物薄膜，取决于第一ALD元素前驱物206a的材料。过渡金属氧化物薄膜可包括氧化钼、氧化钨或氧化铪，且半导体氧化物薄膜可包括氧化镓、氧化铟、氧化锗、氧化锡或氧化锌。在一些实施例中，可于约150℃至600℃的温度下实行用来形成第一氧化物薄膜104的第一ALD工艺。在此实施例中，第一氧化物薄膜104的厚度可为约1nm至10nm，例如约8nm。接着，如图1C所示，实行第一硫属化工艺以使第一氧化物薄膜104转变为第一硫属化物薄膜106。在第一硫属化工艺期间，注入第一硫属前驱物208至腔室202中。第一硫属前驱物208可包括第一硫属元素208a、氢气208b及载体气体208c。在此实施例中，第一硫属元素208a可为硫(S)、硒(Se)或碲(Te)。载体气体208c可为氮气或氩气。第一硫属元素208a取代了氧原子于第一氧化物薄膜104中，且通过氢气208b来还原第一氧化物薄膜104以协助第一硫属化工艺。在一些实施例中，于约2至100sccm的流速下注入第一硫属元素208a，可于约2至200sccm的流速下注入氢气208b，且可于约10至600sccm的流速下注入载体气体208c。在一些实施例中，可于约150℃至700℃的温度下实行第一硫属化工艺。在一些实施例中，如图1B所示，在第一硫属化工艺期间，可选择性地利用UV光照工艺107来诱导UV辅助光化学反应以促进第一硫属化工艺。可利用具有波长约160nm至400nm的UV光。应当注意的是，UV光照工艺107为可选的步骤故可被忽略。例如，在一实施例中，第一硫属元素208a包括硫。在此实例中，第一硫属元素208a可易于与第一氧化物薄膜104反应，而UV光照工艺107可被忽略。如图1C所示，在第一硫属化工艺之后，将第一氧化物薄膜104转变为第一硫属化物薄膜106于基底上方。在一些实施例中，第一硫属化物薄膜106的厚度可为约1nm至10nm，例如约8nm，密切地取决于第一氧化物薄膜104
的厚度。在此实施例中，第一硫属化物薄膜106可具有至少一单层。在一些实施例中，第一硫属化物薄膜106包括诸如MoS2、WS2、HfS2、MoSe2、WSe2、HfSe2、MoTe2、WTe2或HfTe2的金属二硫属化物，或是诸如GaSe、In2Se3、GaTe、In2Te3、GeSe、GeTe、ZnSe、ZnTe、SnSe2、SnTe2的II-VI、III-VI及IV-VI半导体硫属化物或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫属化物薄膜的制造方法，包括：提供一基底于一腔室中；实行一第一原子层沉积工艺以形成一第一氧化物薄膜于该基底上方；以及实行一第一硫属化工艺，包括注入一第一硫属元素，以使该第一氧化物薄膜转变为一第一硫属化物薄膜。

【技术特征摘要】
2015.02.06 US 62/112,7171.一种硫属化物薄膜的制造方法，包括：提供一基底于一腔室中；实行一第一原子层沉积工艺以形成一第一氧化物薄膜于该基底上方；以及实行一第一硫属化工艺，包括注入一第一硫属元素，以使该第一氧化物薄膜转变为一第一硫属化物薄膜。2.根据权利要求1所述的硫属化物薄膜的制造方法，还包括：在实行该第一硫属化工艺之后，于该第一硫属化物薄膜上实行一退火工艺。3.根据权利要求2所述的硫属化物薄膜的制造方法，还包括：在实行该退火工艺之前，实行一第二原子层沉积工艺，以形成一第二氧化物薄膜于该第一硫属化物薄膜上方；以及实行一第二硫属化反应，包括注入一第二硫属元素，以使该第二氧化物薄膜转变为一第二硫属化物薄膜。4.根据权利要求3所述的硫属化物薄膜的制造方法，其中该第一氧化物薄膜及该第二氧化物薄膜各自包括一过渡金属氧化物薄膜或一半导体氧化物薄膜。5.根据权利要求4所述的硫属化物薄膜的制造方法，其中该过渡金属氧化物薄膜包括氧化钼、氧化钨或氧化铪，且该半导体氧化物薄膜包括氧化镓、氧化铟、氧化锗或氧化锌。6.根据权利要求3所述的硫属化物薄膜的制造方法，其中该第一硫属元素及该第二硫属元素各自包括硫、硒或碲。7.根据权利要求3所述的硫属化物薄膜的制造方法，其中该第一硫属化物薄膜及该第二硫属化物薄膜各自包括至少一单层。8.根据权利要求3所述的硫属化物薄膜的制造方法，其中该第一氧化物薄膜不同于该第二氧化物薄膜。9.根据权利要求3所述的硫属化物薄膜的制造方法，其中该第一硫属化物薄膜的厚度及该第二硫属化物薄膜的厚度各自为1nm至10nm。10.根据权利要求1所述的硫属化物薄膜的制造方法，其中该基底包括硅或一介电材料，其中该介电材料包括氧化硅、氮化硅、石英、氧化铝或玻璃。11.根据权利要求1所述的硫属化物薄膜的制造方法，其中于150℃至600℃的温度下实行该第一原子层沉积工艺。12.根据权利要求1所述的硫属化物薄膜的制造方法，其中该第一硫属化工艺包括于150℃至700℃的温度下进行UV辅助光化学反应。13.根据权利要求1所述的硫属化物薄膜的制造方法，还包括：于注入该第一硫属元素期间，注入作为还原气体的氢气及作为载体气体的氩气。14.一种硫属化物薄膜的制造方法，包括：提供一基底于一腔室中；实行一第一原子层沉积工...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶昭辉，邱壬官，
申请(专利权)人：炬力奈米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71