包括二维材料的半导体装置的制作方法

各种示例实施例涉及一种半导体装置。具体地，各种示例实施例涉及包括二维（2d）材料的半导体装置。

背景技术：

1、硅通常可以用作晶体管的沟道层。然而，难以在保持结晶性的同时形成具有小厚度的硅。因此，已经引入了使用二维材料作为沟道层来代替硅的方法。此外，通过采用栅极全环绕（gaa）结构可以改善晶体管的特性。然而，二维材料可能具有小的厚度并且可能包括表面杂质。因此，对于包括二维材料作为沟道层的晶体管来说，难以具有期望的电特性。

技术实现思路

1、各种示例实施例提供了一种具有优异电特性的半导体装置。

2、各种示例实施例提供了一种用于制造具有优异电特性的半导体装置的方法。

3、根据一些示例实施例，提供了一种半导体装置，包括：基底层；多个沟道区，其与基底层的上表面间隔开并且在垂直于基底层的上表面的竖直方向上彼此间隔开，多个沟道区包括二维材料并且具有p型导电性；以及第一栅极层和第二栅极层。第一栅极层包括金属氯化物，并且接触和围绕多个沟道区的表面。第二栅极层围绕第一栅极层的表面，并且包括与金属氯化物相同的金属元素。

4、根据一些示例实施例，提供了一种半导体装置，包括：基底层；多个二维材料图案，多个二维材料图案与基底层的上表面间隔开并且在竖直方向上彼此间隔开；源极接触图案，其填充多个二维材料图案之间的间隙，并且接触多个二维材料图案的第一边缘的上表面和下表面；以及漏极接触图案，其填充多个二维材料图案之间的间隙，并且接触多个二维材料图案的第二边缘的上表面和下表面。第二栅极层和包括金属氯化物的第一栅极层设置在多个二维材料图案的表面上，并且金属氯化物和第二栅极层包括相同的金属元素。第一边缘和第二边缘设置在第一栅极层的沿水平方向的相对侧上。

5、根据一些示例实施例，提供了一种半导体装置，包括：基底层；在基底层的上表面上的源极接触图案和漏极接触图案；以及多个沟道区，其在垂直于基底层的上表面的竖直方向上彼此间隔开。多个沟道区具有与源极接触图案和漏极接触图案的相对侧壁接触的两个端部，包括二维材料，并且具有p型导电性。第一栅极层和第二栅极层设置在多个沟道区的表面上。源极接触图案和漏极接触图案设置在多个沟道区的沿水平方向的相对侧上。第一栅极层包括金属氯化物，第二栅极层围绕第一栅极层的表面，并且金属氯化物和第二栅极层包括相同的金属元素。

6、根据示例实施例，半导体装置包括第一栅极层，第一栅极层包括接触包括二维材料的沟道区的金属氯化物，并且可以通过金属氯化物在沟道区中诱导p型导电性。由于沟道区具有p型导电性，因此半导体装置中的晶体管可以具有高迁移率。此外，尽管诱导了p型导电性，仍可保持沟道区的晶体质量。因此，半导体装置可以具有优异的电特性。

7、然而，本发明的效果不限于上述效果，并且可以在本发明的精神和范围内进行各种扩展。

1.一种半导体装置，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二栅极层包括分别围绕所述多个沟道区的多个部分，并且在截面图中，所述第二栅极层的所述多个部分在所述竖直方向上彼此间隔开。

3.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述二维材料包括石墨烯、黑磷、六方氮化硼或过渡金属二硫属化物。

4.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述金属氯化物具有比所述多个沟道区中的每一个的价能级低的费米能级。

5.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述金属氯化物包括氯化铪、氯化铝、氯化锆、氯化钛、氯化钒、氯化铌或氯化钽。

6.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二栅极层包括所述金属氯化物中包括的金属的氧化物。

7.根据权利要求1所述的半导体装置，其中，所述第二栅极层包括氧化铪、氧化铝、氧化锆、氧化钛或氧化钽。

8.根据权利要求1所述的半导体装置，还包括：

9.根据权利要求8所述的半导体装置，还包括：

10.根据权利要求8所述的半导体装置，还包括：

11.根据权利要求10所述的半导体装置，其中，所述源极接触图案和所述漏极接触图案各自包括铂（pt）、钯（pd）、金（au）、镍（ni）、钌（ru）、铌（nb）、铱（ir）、钨（w）、钼（mo）、钴（co）、钪（sc）、钇（y）、钒（v）、铟（in）或锌（zn）或其组合。

12.一种半导体装置，包括：

13.根据权利要求12所述的半导体装置，其中，所述金属氯化物具有比所述多个二维材料图案中的每一个的价能级低的费米能级。

14.根据权利要求12所述的半导体装置，其中，所述金属氯化物包括氯化铪、氯化铝、氯化锆、氯化钛、氯化钒、氯化铌或氯化钽。

15.根据权利要求12所述的半导体装置，其中，所述第二栅极层包括所述金属氯化物中包括的金属材料的氧化物。

16.根据权利要求12所述的半导体装置，其中，所述源极接触图案在截面图中包括多个部分，并且所述源极接触图案的所述多个部分在所述竖直方向上插入在所述多个二维材料图案之间，并且

17.根据权利要求12所述的半导体装置，

18.一种半导体装置，包括：

19.根据权利要求18所述的半导体装置，其中，所述金属氯化物包括氯化铪、氯化铝、氯化锆、氯化钛、氯化钒、氯化铌或氯化钽。

20.根据权利要求18所述的半导体装置，其中，所述第二栅极层包括所述金属氯化物中包括的金属的氧化物。