特許ウォッチ

公開番号2025158838
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-17
出願番号2024061742
出願日2024-04-05
発明の名称2次元材料薄膜の形成方法
出願人東京エレクトロン株式会社,国立研究開発法人産業技術総合研究所
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C23C 14/58 20060101AFI20251009BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】従来に比べ比較的厚みが厚く、良質な2次元材料薄膜を効率的に形成する。
【解決手段】2次元材料薄膜の形成方法であって、遷移金属含有膜を形成する工程と、前記遷移金属含有膜に対し、カルコゲン原料を用いたカルコゲン雰囲気下でアニール処理を行い、前記遷移金属含有膜をカルコゲン化させる工程と、を含み、前記遷移金属含有膜は遷移金属酸化物又は遷移金属窒化物で構成され、前記2次元材料薄膜の目標厚みに対し、前記遷移金属含有膜に含まれる遷移金属と化合物元素との組成比を設定する。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
２次元材料薄膜の形成方法であって、
遷移金属含有膜を形成する工程と、
前記遷移金属含有膜に対し、カルコゲン原料を用いたカルコゲン雰囲気下でアニール処理を行い、前記遷移金属含有膜をカルコゲン化させる工程と、を含み、
前記遷移金属含有膜は遷移金属酸化物又は遷移金属窒化物で構成され、
前記２次元材料薄膜の目標厚みに対し、前記遷移金属含有膜に含まれる遷移金属と化合物元素との組成比を設定する、２次元材料薄膜の形成方法。
続きを表示（約 330 文字）【請求項２】
前記遷移金属含有膜はＭｏを含む酸化物で構成され、
前記遷移金属含有膜の組成をＭｏＯ
Ｘ
で表した場合に、前記２次元材料薄膜の目標厚みが１０ｎｍ以上である場合にＸの値を１．８以上に設定する、請求項１に記載の２次元材料薄膜の形成方法。
【請求項３】
前記遷移金属含有膜は真空蒸着法によって形成され、
前記真空蒸着法は、蒸着材料としてＭｏを含む酸化物を用い、酸素ガスを雰囲気ガスとして用いて行われる、請求項２に記載の２次元材料薄膜の形成方法。
【請求項４】
前記カルコゲン原料は、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅを含む材料である、請求項１～３のいずれか一項に記載の２次元材料薄膜の形成方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、例えば半導体デバイスに含まれる２次元材料薄膜の形成方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、原子層堆積に関する技術が開示され、特に、レーザ利用の原子層堆積を用いた２次元金属カルコゲニド薄膜の形成方法が開示されている。この特許文献１では、原子層堆積（ＡＬＤ）処理を用いて加熱された基板の表面に金属含有分子層を接着させている。そして、金属含有分子層を、プラズマを用いて供給されたカルコゲニド含有ラジカル化前駆体ガスと反応させ、２次元の金属カルコゲニドの非晶質薄膜を形成し、その後、レーザアニーリングして２次元の金属カルコゲニドの結晶質薄膜を形成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－６１７４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示にかかる技術は、従来に比べ比較的厚みが厚く、良質な２次元材料薄膜を効率的に形成する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様は、２次元材料薄膜の形成方法であって、遷移金属含有膜を形成する工程と、前記遷移金属含有膜に対し、カルコゲン原料を用いたカルコゲン雰囲気下でアニール処理を行い、前記遷移金属含有膜をカルコゲン化させる工程と、を含み、前記遷移金属含有膜は遷移金属酸化物又は遷移金属窒化物で構成され、前記２次元材料薄膜の目標厚みに対し、前記遷移金属含有膜に含まれる遷移金属と酸素又は窒素との組成比を設定する。
【発明の効果】
【０００６】
本開示にかかる技術によれば、従来に比べ比較的厚みが厚く、良質な２次元材料薄膜を効率的に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
２次元材料薄膜の形成方法を示す概略説明図である。
真空蒸着装置の構成の一例を示す概略説明図である。
蒸着材料としてＭｏを用いた場合の２次元材料薄膜の断面についての概略説明図である。
蒸着材料としてＭｏ酸化物を用いた場合の２次元材料薄膜の断面についての概略説明図である。
２次元材料薄膜の断面ＴＥＭ観察を行った断面写真である。
２次元材料薄膜の断面ＴＥＭ観察を行った断面写真である。
２次元材料薄膜の断面ＴＥＭ観察を行った断面写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
半導体デバイスの製造プロセスでは、微細化の限界を突破するためのシリコンに次ぐ半導体材料として２次元材料が注目されている。例えば、トランジスタ等のチャネルとして２次元材料を用いる場合において、２次元材料の表面にはシリコン等に比べ電気伝導に悪影響を及ぼすような欠陥が少なく、電気伝導の面で有用であることが知られている。
【０００９】
２次元材料としては、グラフェン、ＭｏＳ
２
（硫化モリブデン）、ＭｏＳｅ
２
（セレン化モリブデン）、ＭｏＴｅ
２
（テルル化モリブデン）、ＷＳｅ
２
（セレン化タングステン）、ＷＴｅ
２
（テルル化タングステン）などの遷移金属ダイカルコゲナイド（ＴＭＤＣ：ＴｒａｎｓｌａｔｉｏｎＭｅｔａｌＤｉｃｈａｌｃｏｇｅｎｉｄｅｓ）が知られている。２次元材料については、例えば自然鉱石からの剥離にて基板へ転写し、デバイスに応用するといった技術が知られている。
【００１０】
しかしながら、転写では多くの時間が必要であり、様々な装置が必要となることから、製造コストや製造時間の面で課題がある。また、２次元材料の単結晶をガラス管に原料を封入して形成する方法は知られているものの、３００ｍｍウェハのような基板上に比較的厚みの厚い２次元材料薄膜を形成するといった技術は確立されていない。すなわち、例えば３００ｍｍウェハのような基板上の全面に、従来に比べ比較的厚みが厚く、良質な２次元材料薄膜を効率的に形成することが可能な形成方法の確立が求められている。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許