利用原子层蚀刻系统对化学气相沉淀的二硫化钼低损伤蚀刻

发布时间：2019-09-18 14:43

【摘要】：分析现今国内外半导体产业的产品动态,尺寸是向越来越微小的趋势发展,功能却是向越来越强大的趋势发展。对应于高速发展的半导体产业每一种新兴材料的发现和研究都会赋予革命性的领先地位,每一种高性能半导体材料的产业化应用都能产生巨额财富,本论文中就对新兴的半导体材料-二硫化钼进行了研究。二维二硫化钼材料具有物理化学结构稳定、优异的场效应性质,在下一代半导体领域中具有良好的应用前景。但是二硫化钼材料的性质非常依赖于自身样品的层数,不同层数的样品就会产生不同的电学及物理特性,进而二硫化钼的应用也会向各自不同的方向发展。高层数的样品因为具有稳定的晶体结构和层间滑移的特性,所以在固体润滑剂和热传感器方面受到瞩目。层数低的样品因为具有直接能带结构,所以在器件的制作和分析方面受到了科研工作者的关心。但是一直以来二硫化铝样品层数的控制都是科研工作者们的研究难点,人们希望能找到一种简洁,有效,低损伤的层数控制方法来直观有效得控制二硫化钼的层数以备应用于电子器件领域。CVD,PECVD等合成的方法虽然能得到高品质的样品,但是很难控制合成的终止点。利用传统蚀刻的方法控制二硫化钼层数虽然能得到层数低的样品,但是不能保证样品的损伤程度。在本研究中,我们提出了一种可以既直观,简洁同时可以低损伤的处理方法来控制二硫化钼样品的层数。即首先利用等离子体蚀刻的方法来控制样品的层数,进一步采取的是原子层蚀刻(Atomic Layer Etching)的方法。首先对样品进行反应性气体吸附来减弱层与层之间的范德华作用力,最后利用惰性气体等离子体来脱附已经减弱相互作用力的表层样品。最终达到低损伤得蚀刻二硫化钼样品,并且随心所欲得控制样品层数的目的。本实验只有氯气激活粒子吸附不能蚀刻二硫化钼样品,同理只有低能量的(20eV)氩气等离子体脱附也不能蚀刻二硫化钼样品,但是氯气吸附减弱样品层间作用力再用氩气等离子体脱附的组合工程过程就可以控制一层二硫化钼样品。本文通过拉曼光谱,X-射线光电子能谱仪器,光学显微镜,原子显微镜等仪器的分析研究了不同条件下原子层蚀刻周期对二硫化钼样品层数的影响,证明了通过调节循环周期的参数,可以做到精确控制二硫化钼样品的层数,并且原子层蚀刻这种技术可以低损伤的蚀刻样品的最上层。并且在整个蚀刻的工程过程的分析研究的数据中没有出现明显的损伤情况和损伤残留物,所以认为该方法可以有效、简洁得控制样品的层数。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TN305.7

【参考文献】