【技術實現步驟摘要】
本公開總體涉及半導體處理方法和相關半導體結構的領域，以及器件和集成電路制造的領域。更具體地，本公開涉及用于形成包括2d-過渡金屬二硫族化物層的半導體結構和包括金屬性2d-過渡金屬二硫族化物層的柵極疊層的方法。本公開還涉及用于形成三元相2d-過渡金屬二硫族化物層的方法及其在半導體器件結構中的用途。
技術介紹
1、諸如場效應晶體管(fet)和互補金屬氧化物半導體(cmos)器件的半導體器件的尺寸縮小已經導致集成電路的速度和密度顯著提高。然而，傳統的器件縮放技術在未來技術節點中面臨重大挑戰。例如，由于隨著器件結構轉向下一代架構例如全柵結構而施加的空間限制，柵極疊層的形成，即器件溝道和器件控制端子之間的材料層，面臨著越來越多的設計限制。這種設計限制會對構成柵極疊層的層的厚度造成限制。然而，某些柵極疊層，例如構成柵電極層的層，會受到層厚度減小的負面影響。因此，需要能夠形成超薄柵極疊層而對器件性能沒有相關影響的方法。
2、本部分中闡述的任何討論，包括對問題和解決方案的討論，已經包括在本公開中，僅僅是為了提供本公開的背景。這種討論不應被認為是承認本專利技術的任何或全部是先前已知的或構成現有技術。
技術實現思路
1、本
技術實現思路
可以簡化的形式介紹一些概念，這將在下面進一步詳細描述。本
技術實現思路
不旨在必要地標識所要求保護的主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護的主題的范圍。
2、本公開的各種實施例涉及用于形成半導體結構的方法，特別是用于形成包括2d-過渡金屬
3、根據本公開的示例，提供了一種用于形成半導體結構的方法。在這樣的示例中，該方法可以包括將襯底安置在反應室內，襯底包括電介質層，并且通過執行循環沉積過程的一個或多個沉積循環，將2d-過渡金屬二硫族化物層直接沉積在電介質層上。在這樣的示例中，循環沉積過程的每個沉積循環包括向反應室提供過渡金屬前體，以及向反應室提供硫族元素前體。在這樣的示例中，該方法的進一步步驟可以包括，直接在2d-過渡金屬二硫族化物層上沉積金屬性覆蓋層。在一些實施例中，電介質層是高k電介質層。在一些實施例中，循環沉積過程是原子層沉積過程。在一些實施例中，原子層沉積過程期間的襯底溫度低于500℃。根據本公開的示例，2d-過渡金屬二硫族化物層是金屬性功函數層。在這樣的示例中，2d-過渡金屬二硫族化物層選自mos2,vs2,tas2,mote2,tase2,nbse2和tise2。根據本公開的示例，硫屬元素前體包括選自硫、硒和碲的硫屬元素。根據本公開的示例，一個或多個沉積循環還包括向反應室提供金屬前體。在這樣的示例中，金屬前體是附加金屬元素，過渡金屬前體是不同于附加金屬元素的過渡金屬元素。在這樣的示例中，附加金屬元素選自鋁、鎢和碲。在這樣的示例中，附加金屬元素可以是摻雜金屬元素，并且2d-過渡金屬二硫族化物層是金屬摻雜的2d-過渡金屬二硫族化物層。在這樣的示例中，附加金屬元素可以是金屬合金元素，2d-過渡金屬二硫族化物層是三元相2d-過渡金屬二硫族化物合金層。根據本公開的示例，2d-過渡金屬二硫族化物層被沉積到1nm和5nm之間的厚度。根據本公開的示例，2d-過渡金屬二硫族化物層被沉積到1個單層和5個單層之間的厚度。
4、本公開的各種其他實施例涉及形成用于半導體器件結構的柵極疊層的至少一部分的方法。如下面更詳細闡述，這里描述的方法可以用于形成適用于下一代器件架構的超薄柵極疊層，例如環繞柵極(gaa)晶體管器件結構、納米片器件結構和互補fet(cfet)器件結構。
5、根據本公開的示例，提供了形成用于半導體器件結構的柵極疊層的至少一部分的方法。在這樣的示例中，該方法可以包括將襯底安置在反應室內，襯底包括多個部分制造的器件結構，其中一個或多個部分制造的器件結構包括包含高k電介質層的表面層。在這樣的示例中，該方法還可以包括，執行第一原子層沉積過程的一個或多個沉積循環，以將金屬性2d-過渡金屬二硫屬化物功函數層直接沉積在高k電介質層的表面上，以及執行第二原子層沉積過程的一個或多個沉積循環，以將金屬性覆蓋層直接沉積在金屬性2d-過渡金屬二硫屬化物功函數層上。根據本公開的示例，高k電介質層、金屬性2d-過渡金屬二硫族化物功函數層和金屬性覆蓋層一起構成半導體器件結構的柵極疊層。根據本公開的示例，半導體器件結構可以包括nmos器件結構，并且柵極疊層的有效功函數在4.2ev和4.4ev之間，總柵極疊層厚度小于20納米。根據本公開的示例，半導體器件結構可以包括pmos器件結構，并且柵極疊層的有效功函數在5.2ev和5.6ev之間，總柵極疊層厚度小于20納米。
6、本公開的各種進一步實施例涉及通過原子層沉積過程形成三元相2d-過渡金屬二硫族化物層的方法，三元相2d-過渡金屬二硫族化物層具有包含過渡金屬元素、硫族元素和包含不同于過渡金屬元素的金屬元素的三元元素的化學式。在這樣的示例中，過渡金屬前體用作過渡金屬元素的源，硫屬元素前體用作硫屬元素的源，金屬前體用作三元金屬元素的源。
7、通過參考附圖對某些實施例的以下詳細描述，這些和其他實施例對于本領域技術人員來說將變得顯而易見。本專利技術不限于所公開的任何特定實施例。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種形成半導體結構的方法，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述電介質層包括高k電介質層。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述循環沉積過程包括原子層沉積過程。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，在所述原子層沉積過程中，襯底溫度低于500℃。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述2D-過渡金屬二硫族化物層包括金屬性功函數層。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述2D-過渡金屬二硫族化物層選自MoS2,VS2,TaS2,MoTe2,TaSe2,NbSe2和TiSe2。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述過渡金屬前體包括選自鉬、釩、鉭、鈮和鈦的過渡金屬元素。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述硫屬元素前體包括選自硫、硒和碲的硫屬元素。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，一個或多個沉積循環還包括向所述反應室提供金屬前體。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述金屬前體包括附加金屬元素，并且所述過渡金屬前體包括不同于附加金屬元素的
11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述附加金屬元素選自鋁、鎢和碲。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述附加金屬元素包括摻雜金屬元素，并且所述2D-過渡金屬二硫族化物層包括金屬摻雜的2D-過渡金屬二硫族化物層。
13.根據權利要求11所述的方法，其中，所述附加金屬元素包括金屬合金元素，并且所述2D-過渡金屬二硫族化物層包括三元相2D-過渡金屬二硫族化物合金層。
14.根據權利要求1所述的方法，其中，所述2D-過渡金屬二硫族化物層被沉積至1納米和5納米之間的厚度。
15.根據權利要求1所述的方法，其中，所述2D-過渡金屬二硫族化物層被沉積至1個單層和5個單層之間的厚度。
16.一種形成用于半導體器件結構的柵極疊層的至少一部分的方法，該方法包括：
17.根據權利要求16所述的方法，其中，所述高k電介質層、所述金屬性2D-過渡金屬二硫族化物功函數層和所述金屬性覆蓋層一起構成所述半導體器件結構的柵極疊層。
18.根據權利要求17所述的方法，其中，所述半導體器件結構包括NMOS器件結構，并且所述柵極疊層的有效功函數在4.2eV和4.4eV之間，總柵極疊層厚度小于20納米。
19.根據權利要求17所述的方法，其中，所述半導體器件結構包括PMOS器件結構，并且所述柵極疊層的有效功函數在5.2eV和5.6eV之間，總柵極疊層厚度小于20納米。
20.一種用于通過原子層沉積過程(ALD)形成三元相2D-過渡金屬二硫族化物層的方法，該三元相2D-過渡金屬二硫族化物層具有包含過渡金屬元素、硫族元素和由不同于過渡金屬元素的金屬元素組成的三元元素的化學式，其中含過渡金屬前體用作過渡金屬元素的源，含硫族元素前體用作硫族元素的源，含金屬前體用作三元金屬元素的源。
...【技術特征摘要】
1.一種形成半導體結構的方法，該方法包括：
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述電介質層包括高k電介質層。
3.根據權利要求2所述的方法，其中，所述循環沉積過程包括原子層沉積過程。
4.根據權利要求3所述的方法，其中，在所述原子層沉積過程中，襯底溫度低于500℃。
5.根據權利要求1所述的方法，其中，所述2d-過渡金屬二硫族化物層包括金屬性功函數層。
6.根據權利要求5所述的方法，其中，所述2d-過渡金屬二硫族化物層選自mos2,vs2,tas2,mote2,tase2,nbse2和tise2。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述過渡金屬前體包括選自鉬、釩、鉭、鈮和鈦的過渡金屬元素。
8.根據權利要求1所述的方法，其中，所述硫屬元素前體包括選自硫、硒和碲的硫屬元素。
9.根據權利要求1所述的方法，其中，一個或多個沉積循環還包括向所述反應室提供金屬前體。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述金屬前體包括附加金屬元素，并且所述過渡金屬前體包括不同于附加金屬元素的過渡金屬元素。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述附加金屬元素選自鋁、鎢和碲。
12.根據權利要求11所述的方法，其中，所述附加金屬元素包括摻雜金屬元素，并且所述2d-過渡金屬二硫族化物層包括金屬摻雜的2d-過渡金屬二硫族化物層。
13.根據權利要求11所述的...
【專利技術屬性】
技術研發人員：V·萬達倫，RJ·張，G·A·沃尼，A·萊昂哈特，M·吉文斯，
申請(專利權)人：ASMIP私人控股有限公司，
類型：發明
國別省市：
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