阅读说明：本技术 半导体装置的制造方法 (Method for manufacturing semiconductor device ) 是由 林时彦 陈璿安 李嗣涔 于 2019-02-21 设计创作，主要内容包括：本揭示内容描述半导体装置(例如：晶体管),包括：基板,半导体区域其包括在表面处的MoS<Sub>2</Sub>和/或在基板之上的其他单层材料,以及端子结构其至少部分地在半导体区域之上,且端子结构包括不同的单层材料其直接成长在基板区域之上。(The present disclosure describes a semiconductor device (e.g., a transistor) comprising: substrate, semiconductor region comprising MoS at surface 2 And/or other single layer materials over the substrate, and a termination structure at least partially over the semiconductor region, and the termination structure comprises a different single layer of material that is grown directly over the substrate region.)

半导体装置的制造方法

技术领域

本揭示内容大致上关于制造半导体结构，并且在一些实施方式中，关于用于形成包含二维材料的半导体结构的制程。

背景技术

由于石墨烯的成功制造的剌激，二维(2D)材料一直是近年来研究的重点，以利用二维材料的电性质和在半导体技术上的巨大潜力。虽然石墨烯包含高的载子迁移率值，但石墨烯的零能带隙本质(亦即半金属性质)，限制了石墨烯在半导体装置中的应用。黑磷的二维同素异形体，“磷烯”(phosphorene)，是另一种被广泛研究的二维材料，预期磷烯具有高的迁移率值和可见的能带隙。磷烯的一个缺点是它在大气条件下快速降解。

发明内容

本揭示内容的一态样为提供一种半导体装置的制造方法，包含：在基板之上形成第一二维材料的第一层，第一二维材料的第一层具有半导体特性；以及在第一二维材料的第一层之上形成第二二维材料的第二层，第二二维材料不同于第一二维材料。

附图说明

本揭示内容的各方面，可由以下的详细描述，并与所附附图一起阅读，而得到最佳的理解。在附图中，相同的标示号码表示相似的元件或动作，除非上下文另有说明。附图中元件的大小和相对位置不一定按比例绘制。事实上，为了讨论上的清楚起见，各个特征的尺寸可能任意地增加或减小。

图1为根据本揭示内容的实施方式，绘示制造二维材料的示例性制程；

图2至图3为根据本揭示内容的实施方式，绘示在不同的制造阶段的示例性的晶圆的截面图；

图4为根据本揭示内容的实施方式，绘示制造包含二维材料的半导体装置的示例性制程；

图5至图8为根据本揭示内容的实施方式，绘示在不同的制造阶段的示例性结构的截面图。

具体实施方式

根据在此描述的实施方式的技术涉及制造二维材料的新颖制程。本揭示内容的实施方式提供了第一二维材料的基底层，并且形成不同的第二二维材料，其直接在第一二维材料的基底层之上。在不受任何特定理论约束的情况下，本发明人认为，因为基底层的二维材料在原子/分子之间不具有垂直的键结，因此，有效率且有效地改进了在基底层之上成长的第二二维材料的结晶质量。

在一实施方式中，提供过渡金属二硫属化合物(transition metaldichalcogenide，TMD)单层材料作为锑的单层同素异形体(即锑烯，antimonene) 成长的基底。经由分子束磊晶(MBE)、物理气相沉积(PVD)、或其他合适的形成方式其具有成长温度范围从室温至约320℃、持续时间从约10秒至约600 秒，可能实现锑烯的成长。

另择地或附加地，可能在锑层上执行退火制程，以将锑再结晶成层状结构。退火制程可能在范围约200℃至约400℃的温度进行。退火制程可能促进层状锑烯的成长和/或可能改善不完全成长的锑烯层的结晶质量。例如，可能经由分子束磊晶、物理气相沉积或其他合适的形成方式成长锑层，然后用退火制程处理一段时间，此时间适合于产生层状锑，例如：大约10分钟。

本文所述的制备锑烯的这些技术，令人满意地解决了在较高成长温度下 (例如对于分子束磊晶高于150℃的温度)的锑烯脱附(desorption)的技术问题，以及解决非晶形液滴形成问题，此问题阻碍大尺寸锑烯片的形成。

此外，介于基底层的第一二维材料的分子与基底层之上成长的第二二维材料之间的凡得瓦键结力导致第一二维材料和第二二维材料的令人满意的凡得瓦异质结构。这样的凡得瓦异质结构可能容易地用于电子装置内，例如晶体管、传感器和光子装置。

在一实施方式中，可能选择和/或处理第一二维材料，使第一二维材料具有期望的半导体的电子特性，例如直接能带隙。可能选择和/或处理成长在第一二维材料之上的第二二维材料，使第二二维材料具有半金属的电子特性，例如：零能带隙和导电性。

此外，取决于层的厚度(即第二二维材料的单层的数目)，第二二维材料的电子特性可能包括半金属、绝缘体、和半导体的不同状态。所揭露的技术也包括控制成长在第一二维材料之上的第二二维材料的厚度。在一实施例中，可能经由延长成长时间来增加第二二维材料的厚度。至少部分地因为介于基底层的第一二维材料的分子与第二二维材料的分子之间的凡得瓦键结力，可能将第二二维材料的厚度减小而不损坏异质结构。在一实施方式中，第二二维材料的厚度(即层)，可能经由基于电浆的干式蚀刻(例如：反应性离子蚀刻)而有效地减小。

在一实施方式中，利用当前制造第二二维材料的技术来制造装置。提供了基板和基板之上的第一二维材料的第一层。第一二维材料的第一层呈现出半导体特性。利用例如在本文描述的技术，在第一二维材料之上直接形成第二二维材料的第二层。第二二维材料的第二层呈现出半金属的特性。图案化第一二维材料的第一层以形成装置的半导体区域，例如：通道区域。图案化第二二维材料的第二层以形成装置的端子区域，例如：源极/漏极区域。利用介于作为通道区域的第一二维材料和作为源极/漏极区域的第二二维材料之间的二维–二维接面，因此介于源极/漏极区域和通道区域之间的接触电阻大幅减小，并且有效地实现欧姆接触。

本揭示内容在此提供许多不同的实施方式或实施例，以实现所述标的的不同特征。以下描述组件和配置的具体实施例以简化本叙述内容。当然这些仅是实施例，并不意图限定。例如，在随后的描述中，形成第一特征高于第二特征或在第二特征上方，可能包括第一和第二特征以直接接触形成的实施方式，且也可能包括附加的特征形成于第一和第二特征之间，因此第一和第二特征可能不是直接接触的实施方式。此外，本揭示内容可在各个实施例中重复标示数字和/或字母。这样的重复，是为了是简化和清楚起见，并不是意指所讨论的各个实施方式之间和/或配置之间的关系。

此外，为了便于描述一个元件或特征与另一个元件或特征之间，如附图中所绘示的关系，在此可能使用空间上的相对用语，诸如“之下”、“下方”、“低于”、“之上”、和“高于”等。除了附图中绘示的方向之外，空间上的相对用语旨在涵盖装置在使用中或操作中的不同方向。设备可能有其他方向 (旋转90度或其他方向)，并且此处所使用的空间上相对用语也可能相应地进行解释。

在以下的描述中，为了提供本揭示内容的各个实施方式的透彻理解，阐述了某些具体细节。然而，本领域的技术人员会理解，可能在没有这些具体细节的情况下实践本揭示内容。在其他情况下，没有详细描述与电子元件和制造技术相关的已知结构，以避免不必要地模糊本揭示内容的实施方式的描述。

除非上下文另有要求，否则在整篇说明书和所附的权利要求书中，词语“包含”及其变化词，应被解释为开放的、包括的意义，亦即“包括但不限于”。

序数的使用，诸如第一、第二、和第三，并不必然地意味排序的排行意义，而可能仅是区分动作或结构的多个实例。

整篇说明书中，参照“一实施方式”或“实施方式”指的是在至少一个实施方式中，描述包括与实施方式相关的特定的特征、结构、或特性。因此，整篇说明书中，各处出现的短语“在一实施方式中”或“在实施方式中”，不必然地都指的是相同的实施方式。再者，特定的特征、结构、或特性可能在一个或多个实施方式中，以任何合适的方式组合。

如在说明书和所附权利要求书中使用的单数形式的“一”、或“该”，包括了复数个指示物，除非内容另有明确指示。亦应注意的是，用语“或”普遍上以包括“和/或”的意义使用，除非内容另有明确指示。

以下的描述参考晶体管作为本描述内容运用于半导体结构的实施例；然而，本描述内容不限于运用于晶体管。例如，以下的描述适用于不是晶体管类型的其他类型的半导体结构，其中在接面提供低电阻电性接触，接面为介于表现出半导体特性的特征和表现导电特性的特征之间，例如：金属特性是期望的。

图1绘示制造二维(2D)材料的示例性制造制程100。本文中所用的“二维材料”，与固态材料领域公认的定义一致，指的是由单层原子组成的结晶材料。如本领域中所广泛接受的，“二维材料”可能也称为“单层”材料。在本揭示内容中，除非另有特别指出，否则“二维材料”和“单层”材料可互换使用，而不具有意义上的区别。

参看图1，也参看图2，在示例性操作110中，提供晶圆200。晶圆200 包括基板210和第一二维材料的第一层。第一二维材料可能为任何厚度的任何二维材料。如所理解的，二维材料包括在其每一个单层结构内的一单独的原子层，所以二维材料的厚度指的是二维材料的单层的数目，可以是一个单层或是多于一个单层。介于两个相邻的二维材料的单层之间的耦合包括凡得瓦力，其弱于单层之内的原子之间的化学键。

由于提供了二维的第一层220以在其上成长二维的第二层，因此，在一实施方式中，第一二维材料的第一层的上表面没有包括原子之间的垂直键结，在至少上表面222的地方，将成长第二二维材料的第二层。

在一实施方式中，提供晶圆200，其包括在基板210之上形成第一二维材料的第一层220。取决于特定的第一层220的二维材料和特定的基板210，形成第一层220的二维材料可能包括任何合适的制程。在一实施方式中，第一二维材料包括过渡金属二硫属化合物(TMD)单层材料。如所理解的，二硫属化合物单层材料包括夹在两层硫原子之间的过渡金属原子。基板210包括任何基板，其适合二硫属化合物单层在基板上形成。例如，选择基板210可能根据基板在其上的二硫属化合物单层形成时维持潜在高温的能力。在一实施方式中，使用蓝宝石基板210。其他元素半导体，如锗，也可能用于基板210。另择地或附加地，基板210包括化合物半导体，诸如碳化硅、砷化镓、砷化铟、砷化铟镓(InGaAa)、和/或磷化铟。此外，基板210也包括绝缘体上硅(SOI)结构。基板210也可能是其他合适的基板，它们都包含在本揭示内容并且是非限制性的。基板210可能包括磊晶层和/或是应变的，以提高性能。取决于设计要求，基板210也可能包括各种掺杂配置，诸如p型基板和/或n型基板，和各种掺杂区域，诸如p阱和/或n阱。

在一实施方式中，二硫属化合物220包括二硫化钼(MoS₂)。可能使用任何合适的方法，并且都包括在本揭示内容，在基板210(例如蓝宝石基板)之上形成MoS₂。例如，MoS₂可能经由微机械剥离获得并耦合在基板210之上。在一实施方式中，经由在范围介于约600℃至约950℃之间的处理温度，在蓝宝石基板210上硫化预沉积的钼(Mo)膜来形成MoS₂的第一层220。

在一实施方式中，提供晶圆200也包括处理第一二维材料的第一层220，以获得第一二维材料的第一层220的预期电子特性。处理制程包括减薄(亦即，减小第一二维材料的第一层220的厚度)、掺杂、或应变，以使第一二维材料的第一层220呈现某些半导体特性，例如，包括直接能隙。第一二维材料的减薄可能经由各种合适的制程来实现，并且全部包括在本揭示内容中。在一实施例中，可能利用基于电浆的干式蚀刻，例如：反应性离子蚀刻(RIE)，以减少第一二维材料的第一层220的单层的数目。

在下文的描述中，为了便于描述的目的，使用具有半导体特性的MoS₂薄膜的第一层220，作为说明性的实施例。每个MoS₂单层的厚度大约为6.5埃在一实施方式中，MoS₂的第一层220的厚度小于1.5纳米，亦即等于或小于 MoS₂的两个单层(双层)。应该理解的是，其他二硫属化合物，如二硒化钼 (MoSe₂)，或其他二维材料，例如V族的单层砷烯(As)和磷烯(α-P)，也是第一二维材料的候选物。

在示例性操作120中，也参看图3，在第一二维材料(例如：MoS₂)的第一层220之上，形成第二二维材料的第二层310。至少在组成上，第二二维材料不同于第一二维材料。第二二维材料可能是任何二维材料，且可能使用任何适合于特定的二维材料的制程来沉积。在一实施例中，第二二维材料可能形成为具有半金属电子特性，或者可能被处理为呈现半金属特性。如本文所用，半金属电子特性(“半金属特性”)是指在费米能阶上不存在能带隙和可忽略的态密度。半金属材料、或材料的半金属状态，都具有有助于导电的空穴和电子，并且是导电的。

在一实施例中，第二二维材料是锑烯(Sb)。可能使用任何合适的制程并且皆包括在本揭示内容中，在MoS₂的第一层220之上形成锑烯层310。在一实施方式中，锑烯层310可能成长在MoS₂的第一层220之上，使用分子束磊晶 (MBE)、或物理气相沉积(PVD)制程，其成长温度范围从室温至约320℃，持续时间范围从约10秒至约600秒。这样的成长温度范围是关键的，因为经由使用MoS₂的第一层220作为锑烯成长的基底，这样的高成长温度是可行的。如果没有使用MoS₂基底，锑烯将在高于150℃的成长温度下脱附。在一实施例中，可能经由事先加热基板210和二维的第一层220来建立成长温度，并且当锑烯开始形成时，可能停止加热。

另择地和/或附加地，在MoS₂的第一层220之上形成锑烯的第二层310，包括，在室温条件下(例如约20℃)使用分子束磊晶(MBE)或物理气相沉积(PVD) 制程，在MoS₂的第一层220之上成长一个锑层(不是单层状态)，之后，在约 200℃至约400℃的退火温度下，退火锑层，以足够的时间，例如：约7至15 分钟，以将锑层转化为单层的同素异形体“锑烯”(antimonene)。测试结果显示，在该温度范围内和该持续时间范围内退火，导致形成更好的锑烯片。锑层的沉积还可能使用其他合适的方法来实现，包括但不限于热沉积制程，如：化学气相沉积(CVD)，原子层沉积(ALD)和远程氧清除、分子束沉积，电浆制程如物理气相沉积(PVD)和离子化物理气相沉积，电镀，或其他合适的制程。

在一实施方式中，还可能采用如本文所述的退火制程来治愈经由其他方法获得的锑烯层内的缺陷。例如，最初在MoS₂的第一层220之上沉积锑烯的第二层310，可能使用分子束磊晶(MBE)或物理气相沉积(PVD)制程，其成长温度范围从室温(即约20℃)至约320℃，持续时间范围从大约10秒至大约600 秒，然后以退火程序进一步处理，退火温度范围从约200℃至约400℃，进行约7至15分钟。测试结果显示以这样的温度范围和持续时间导致形成更好的锑烯片。也就是说，退火程序能够将锑层或一些锑杂质重新结晶成单层锑烯。

在一实施方式中，第二层310包括锑烯的一层或多层，其相对于MoS₂的第一层220的上表面222具有基本上为零的接触角(为了简化起见在图3中未示出)。

在一实施方式中，所产生的锑稀的第二层310为锑烯的β同素异形体。

在示例性的操作130中，控制第二二维材料的第二层310的厚度T1，使得第二层310呈现适合于设计和应用要求的电子特性。在一实施例中，可能经由调整分子束磊晶和/或TBC程序(Thermal Barrier Coating procedure,TBC procedure)的持续时间来初始地控制厚度T1。例如，较长的分子束磊晶制程可能最初获得较厚的第二层310，亦即单层锑烯的多个层。可能经由减薄制程而进一步控制厚度T1，以减少第二二维材料的层数。

在一实施方式中，可能经由基于电浆的干式蚀刻，例如：反应性离子蚀刻，减薄层状锑烯的第二层310，以控制第二层310电子特性。在一实施例中，当厚度T1等于或大于第一阈值，例如：约12埃或三个锑烯单层，锑烯的第二层310呈现半金属特性。当厚度T1等于或小于第一阈值，例如：约8埃或二个锑烯单层，锑烯的第二层310呈现半导体特性。可以使用其他能带隙开启技术，例如应变或掺杂，将锑烯的半金属层转化为半导体状态。第一和第二阈值可能根据第二层310的材料而变化。

图4绘示利用图1的示例性制程，制造半导体装置的示例性制程400。参看图4，在示例性操作410，参看图5，提供晶圆500。晶圆500包括基板510，例如：蓝宝石基板，和基板510之上的第一二维材料的第一层520。晶圆500 可能是与图2的晶圆200相同的晶圆。

在一实施方式中，第一二维材料的第一层520表现出半导体特性。如本文所提及的，材料的半导体特性或材料的半导体状态指的是，对于材料或材料的状态，费米能阶(EF)位于介于填充价带与空导带之间的间隙内，即“能带隙”，并且能带隙大于零且小于4电子伏特(eV)。由于二维材料可以在半导体状态、绝缘体状态、或半金属状态之间进行转换，用语“能带隙开口”在本文中用于指二维材料的状态，其能带隙，直接或间接地以使二维材料呈现半导体特性的二维材料的电子特性存在。如本文所述，第一层520的第一二维材料的半导体状态可以通过选择性形成，更薄/更少数量的单层，或其他带隙开口技术(例如掺杂或应变)相关的一种或多种技术来获得。

在一实施方式中，第一二维材料包括二硫属化合物材料，例如MoS₂或 MoSe₂中的一种或多种。第一层520的上表面522，在除MoS2的硫(S)或MoSe₂的硒(Se)的原子之间的二维平面之外，在垂直方向上不包括键合连接(称为“垂直键合”)。

在示例性操作420中，也参看图6A，其显示晶圆600的俯视图，和参看图6B，其显示晶圆600的截面图，经由图案化第一层520而定义一个或多个主动区域620。可能使用任何合适的图案化方式，并且全部包括在本揭示内容内。例如，可能执行微影和蚀刻制程来图案化第一层520，以形成主动区域620。

在一实施方式中，第一二维材料配置为半导体层，例如，结构的通道层。可能经由在第一层520的层面上将主动区域620与另一个主动区域620分隔来定义主动区域620的边界。另择地或附加地，绝缘体，如浅沟槽隔离(STI)特征(为了简化起见未示出)形成在基板510内，以更进一步定义主动区域620的边界。

在示例性操作430中，也参看图7A和图7B，一个或多个端子区域710(例如：在场效晶体管内的源极/漏极区域)包括第二维材料的第二层720，其直接形成在第一二维材料(例如：MoS₂或MoSe₂)的主动区域620之上。在一实施方式中，端子区域710也包括导电材料(例如：金属)的端子电极层730。

在一实施方式中，使用图1描述的技术，在主动区域620之上形成二维材料的第二层720。例如，二维材料的第二层720是锑烯。在第一二维材料MoS₂或MoSe₂的主动区域620之上，沉积锑烯的第二层720，可能使用分子束磊晶 (MBE)或物理气相沉积(PVD)制程，成长温度范围从室温至大约320℃，持续时间范围从大约10秒至大约600秒。另择地和/或附加地，在MoS₂的主动区域620之上形成锑烯的第二层720包括，在室温下(例如约20℃)使用分子束磊晶(MBE)或物理气相沉积(PVD)制程，在MoS₂或MoSe₂的主动区域620上成长锑层，然后将锑层退火，退火温度范围为约200℃至约400℃的锑层退火，约7至15分钟，以形成锑烯的第二层720。在一实施方式中，锑烯的第二层 720包括β同素异形体锑烯。

端子电极730，例如：源极/漏极电极，由适合形成导电电极的任何导电材料形成，例如金属或金属化合物。用于端子电极730的合适的金属材料包括钌、钯、铂、钴、镍和/或导电金属氧化物和用于P型金属材料的其它合适材料，并包括铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、钽(Ta)、铝(Al)、铝化物和/或导电金属碳化物(例如：碳化铪，碳化锆，碳化钛、和碳化铝)，以及用于N型金属材料的其他合适材料。端子电极可能也包括接触金属，如铝或铜。端子电极730的沉积可能使用任何现在已知或将来开发的方法来实现，例如CVD、PVD、电镀、或其他合适的制程。

在一实施方式中，在端子电极730的沉积之前，在第二层720上执行退火制程。在另一实施方式中，在端子电极730的沉积之后，在第二层720上执行退火制程。例如，可能在主动区域620的第一二维材料MoS2之上，沉积锑的第二层720。然后，在锑的第二层720之上沉积端子电极730(图案化或未图案化)。之后，执行退火制程，以将锑的第二层720结晶/再结晶成二维同素异形体，即锑烯。

端子电极730和锑烯的第二层720可能一起进行图案化或分开地进行图案化，以形成端子区域710。例如，可能使用微影和蚀刻制程，来图案化第二层 720和/或端子电极730。在另一个实施例中，可能使用剥离制程以图案化第二层720和/或端子电极730。其他合适的图案化技术也是可能的，并且被包括为本揭示内容的一部分。

在一实施方式中，锑烯的第二层720呈现半金属特性。例如，锑烯的第二层720的厚度T2等于或大于第一阈值，例如12埃使得锑烯的第二层720 呈现半金属特性。

如图7A所示，作为一实施方式，第二层720的图案化基本上移除了除了端子区域710之外的所有第二二维材料，例如：锑烯。

在另一个实施方式中，如图7B所示，锑烯的第二层720的图案化也形成锑烯的薄层740，其相邻于端子区域710且在主动区域620之上。锑烯的薄层740包括厚度T3。在一实施方式中，厚度T3等于或小于第二阈值，例如8埃使得锑烯的薄层740表现出半导体特性。另择地或附加地，其他能带隙开启技术，如掺杂或应变，可能执行在锑烯的薄层740之上，以使薄层740 呈现出半导体特性。图7B显示薄层740，其具有不同于层720的图案，以表示薄层740的锑烯单层具有不同于层720的电子特性，即半导体特性相对于半金属特性。

在示例性的操作440中，也参看图8，可能形成栅极结构810。栅极结构810可能包括栅极介电层812、栅极电极层814、和选择性的栅极覆盖816。栅极介电层812可能包括高介电常数(高k)介电层，形成在半导体特性的第一二维材料(例如：MoS₂)的主动区域620之上。在示例性的实施方式中，高介电常数介电材料选自氧化铪(HfO₂)、氧化铪硅(HfSiO)、氮氧化铪硅(HfSiON)、氧化铪钽(HfTaO)、氧化铪钛(HfTiO)、铪氧化锆(HfZrO)、其组合、和/或其他合适的材料中的一种或多种。高介电常数介电材料包括比热氧化硅的介电常数值 (～3.9)更大的介电常数值，且在一些应用中，可能包括大于6的介电常数(K) 值。取决于设计上的要求，可能使用介电常数(K)值为7或更高的介电材料。

可能经由原子层沉积(ALD)或其他合适的技术，形成高介电常数介电层 812。在一实施例中，取决于设计和制程的要求/变化，高介电常数介电层812 包括厚度范围从大约10至大约30埃或其他合适的厚度。

在示例性的实施方式中，选择性地，可能使用任何合适的制程，在介于第一二维材料MoS₂的主动区域620和高k介电层812之间形成热氧化物或化学氧化物(例如：BiO_x，BiN_y)的界面层，界面层的厚度范围从约5埃至约10埃不超过10埃

栅极电极814可能包括金属或金属化合物。用于栅极电极814的合适的金属材料包括钌、钯、铂、钴、镍和/或导电金属氧化物和其他合适的P型金属材料并且可以包括铪(Hf)、锆(Zr)、钛(Ti)、钽(Ta)、铝(Al)、铝化物和/或导电金属碳化物(例如：碳化铪、碳化锆、碳化钛、和碳化铝)，以及用于N型金属材料的其他合适材料。在一些实施例中，栅极电极814包括功函数层，功函数层被调整为具有用于增强场效应晶体管装置的性能的适当功函数。例如：合适的n型功函数金属包括Ta、TiAl、TiAlN、TaCN，其他n型功函数金属、或其组合，而合适的p型功函数金属材料包括TiN、TaN、其他p型功函数金属、或其组合。在一些实施例中，诸如铝层的导电层形成在功函数层上方，使得栅极电极814包括功函数层，其沉积在栅极介电层812之上，以及导电层，其沉积在功函数层之上和栅极覆盖(为了简化起见未示出)之下。

可能使用任何合适的方式，且皆被包括本揭示内容内，形成于栅极结构 810。在一实施方式中，经由置换栅极制程，形成栅极结构810。

应该理解的是，MoS₂的第一层520的图案化可能在上部结构例如第二层 720已经形成之后执行。

如图8所示，半导体装置800包括基板510，在基板510之上的通道区域 620’(和740’，在所示的一实施方式中)，源极/漏极区域710’，其至少部分地在通道区域620’、740’之上，以及在通道区域620’、740’之上的栅极结构810。通道区域620’包括第一二维材料，例如MoS₂，其呈现出半导体特性。通道区域740’(如果有的话)包括第二二维材料，例如锑烯，其呈现出半导体特性。源极/漏极区域710’包括导电的源极/漏极电极730’和第二二维材料的第二层720，例如：锑烯，其呈现出半金属特性。栅极结构810包括栅极介电层812，和在栅极介电层812之上的栅极电极814。在一实施方式中，锑烯的第二层720和 /或锑烯的通道区域740’包括锑烯的β同素异形体。

以上概述了几个实施例的特征，以便本领域的技术人员可以更好地理解本揭示内容的各方面。本领域的技术人员应理解，他们可能容易地使用本揭示内容，作为其他制程和结构的设计和修改的基础，以实现与在此介绍的实施方式的相同的目的，或是达到相同的优点。本领域技术人员亦应理解，与这些均等的建构不脱离本揭示内容的精神和范围，并且他们可能在不脱离本揭示内容的精神和范围的情况下，进行各种改变、替换、和变更。

一般而言，在以下的权利要求书中，所使用的用语不应该被解释为将权利要求书限制为说明书中所揭露的具体实施方式和权利要求中，而是应该解释为包括所有可能的实施方式以及与这样的权利要求均等的全部范围。因此，权利要求不受本揭示内容的限制。

根据本文所描述的各个实施方式，第二二维材料成长在第一不同的二维材料之上。利用第一二维材料在原子之间/之中没有垂直的键结，第二二维材料以令人满意的单层状态成长并且具有满意的尺寸。常规的锑烯制造技术的技术缺点，例如：液滴形成、脱附和聚集，得到有效地解决。经由适当地选择第一二维材料，此技术简化了装置的制造制程。具有半导体特性的第一二维材料可能用作沉积第二二维材料的基底。第二二维材料可能形成和/或处理成具有半金属特性。源极/漏极区域可能从第二二维材料层形成。第一二维材料和第二二维材料的异质结构包括介于半导体状态的第一二维材料和半金属状态的第二二维材料之间的二维–二维界面。因此，异质结构不会受到金属-半导体接面问题的影响，并用作有效的欧姆接触。

经由以下的实施方式，可能更进一步理解本揭示内容：

在一方法的实施方式中，在第一不同的二维材料的第一层之上，形成第二二维材料的第二层。所提供的第一层作为晶圆的一部分，晶圆包括基板和基板之上的第一层。第一层的第一二维材料呈现半导体特性。

在另一方法的实施方式中，制造半导体装置。提供晶圆，其包括基板和基板上的第一二维材料的第一层。第一二维材料的第一层具有半导体特性。图案化第一二维材料的第一层，以定义主动区域。在主动区域之上形成源极/漏极区域。源极/漏极区域包括不同的第二二维材料的第二层，其在第一二维材料的主动区域之上。第二二维材料的第二层具有半金属特性。

在一装置的实施方式中，提供了半导体结构。半导体结构包括基板、基板之上的通道区域、源极/漏极区域其部分地在通道区域之上、以及在通道区域之上的栅极结构。通道区域包括第一二维材料其具有半导体特性。源极/漏极结构包括第二二维材料，其具有半金属特性。栅极结构包括栅极介电质和栅极介电质之上的栅极电极。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中第二半导体材料是锑烯。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中第一二维半导体材料是过渡金属二硫属化合物(TMD)材料。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中过渡金属二硫化合物材料是二硫化钼。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中提供晶圆包括：在基板之上沉积钼层；以及在钼层内从钼形成二维的二硫化钼。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中所述形成包括成长锑烯的第二层在成长温度范围从约20℃至约320℃，持续时间范围从约10秒至约600秒。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中所述形成包括：在该第一二维材料的该第一层之上成长一锑层；以及经由在范围从约200℃至约 400℃的退火温度下退火该锑层来形成锑烯的该第二层。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中该退火持续约7至15 分钟。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，还包含减小该第二二维材料的该第二层的一厚度。

根据一些实施方式的半导体装置的制造方法，包含：在基板之上形成第一二维材料的第一层，第一二维材料的第一层具有半导体特性；经由图案化第一二维材料的第一层以定义主动区域；以及在第一二维材料的第一层的主动区域之上形成源极/漏极区域，其包括第二二维材料的第二层，第二二维材料的第二层具有半金属特性。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中基板包括蓝宝石。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中第一二维材料是二硫化钼。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其该第二二维材料是锑烯。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中所述形成该源极/漏极包括以下的至少一个或多个步骤：以范围从约20℃至约320℃的生长温度成长锑烯的第二层，时间持续范围从约10秒至约600秒；或以范围从大约200℃至大约400℃的退火温度退火锑层约7至15分钟。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，其中还包含在源极/漏极区域之上形成导电的接触电极，其中在导电的接触电极形成之后执行该退火。

在一些实施方式的半导体装置的制造方法中，还包含：在第一二维材料的第一层之上形成介电层，其相邻于源极/漏极区域；以及在介电层之上形成栅极电极，栅极电极经由介电层与第一二维材料的第一层分隔。

根据一些实施方式的半导体结构，包含：基板、通道区域、源极/漏极结构、栅极结构。通道区域在基板之上，通道区域包括第一二维材料，其具有半导体特性。源极/漏极结构其至少部分在通道区域之上，源极/漏极结构包括第二二维材料，其具有半金属特性。栅极结构在通道区域之上，栅极结构包括栅极介电质和在栅极介电质之上的栅极电极。

在一些实施方式的半导体结构中，其中第二二维材料是锑烯。

在一些实施方式的半导体结构中，其中第二二维材料是锑烯的β同素异形体。

在一些实施方式的半导体结构中，其中第一二维材料是二硫化钼。

上述各个实施方式可以组合以提供进一步的实施方式。本说明书中提及和 /或在应用数据表中，列出的所有美国专利案、公布的美国专利申请案、美国专利申请案，外国专利案，外国专利申请案、和非专利出版物，都通过引用整体并入本文。可以修改实施方式的各方面，如果必要的话，采用各专利案、申请案、和出版物的概念来提供进一步的实施方式。

根据以上的详细描述，可以对这些实施方式做这些和其他的改变。一般而言，在以下的权利要求书中，所使用的用语不应该被解释为将权利要求书限制为说明书中所揭露的具体实施方式和权利要求中，而是应该解释为包括所有可能的实施方式以及与这样的权利要求的均等的全部范围。因此，权利要求不受本揭示内容的限制。