[发明专利]半导体结构及其形成方法

权利要求书

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

提供基底；

在所述基底表面形成半导体膜；

在所述半导体膜顶部表面形成石墨烯膜；

在所述石墨烯膜顶部表面形成黑磷膜；

在所述黑磷膜顶部表面形成图形化的掩膜层；

以所述图形化的掩膜层为掩膜，图形化所述黑磷膜、石墨烯膜以及半导体膜，在所述基底表面形成若干分立的半导体层、位于半导体层顶部表面的石墨烯层以及位于石墨烯层顶部表面的黑磷层。

2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述石墨烯膜的方法包括：在所述半导体膜表面形成含碳材料膜；对所述含碳材料膜以及半导体膜进行第一退火处理，在所述半导体膜顶部表面形成石墨烯膜；在所述第一退火处理之后，去除所述含碳材料膜。

3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述含碳材料膜的材料为聚甲基丙乙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛或聚四氟乙烯。

4.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一退火处理为激光退火、毫秒退火或快速热退火。

5.如权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述激光退火的退火温度为1400摄氏度至1500摄氏度。

6.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一退火处理包括依次进行的升温过程、保温过程以及降温过程。

7.如权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述升温过程以及保温过程中，碳原子从所述含碳材料膜中分解出；在所述保温过程中，所述半导体膜顶部表面处于熔融状态，所述处于熔融状态的半导体膜顶部表面吸收所述分解出的碳原子；在所述降温过程中，所述碳原子从半导体膜顶部表面析出，析出的碳原子在半导体膜顶部表面凝聚成核，在所述半导体膜顶部表面形成石墨烯膜。

8.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述石墨烯层的厚度为1埃至100埃；所述黑磷层的厚度为1埃至100埃。

9.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述黑磷膜的工艺步骤包括：在所述石墨烯膜顶部表面沉积红磷膜；对所述红磷膜进行第二退火处理，将所述红磷膜转化为黑磷膜。

10.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用化学气相沉积工艺形成所述红磷膜。

11.如权利要求9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二退火包括依次进行的激光退火过程以及降温过程。

12.如权利要求11所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二退火包括若干次循环依次进行的激光退火过程以及降温过程。

13.如权利要求11或12所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述激光退火过程的退火温度为800摄氏度至1500摄氏度，所述降温过程的降温速率为50摄氏度每小时至200摄氏度每小时。

14.如权利要求1或9所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成所述图形化的掩膜层之前，还包括步骤：对所述黑磷膜进行刻蚀处理，调整所述黑磷膜的原子层层数。

15.如权利要求14所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述刻蚀处理的工艺参数为：腔室压强为5毫托至200毫托，O₂流量为5sccm至200sccm，

Ar流量为50sccm至500sccm，源功率为50瓦至500瓦，偏置功率为0瓦至200瓦。

16.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，采用干法刻蚀工艺图形化所述黑磷膜、石墨烯膜以及半导体膜，刻蚀腔室压强为5毫托至200毫托，O₂流量为5sccm至200sccm，CF₄流量为50sccm至200sccm，

SF₆流量为0sccm至200sccm，NF₃流量为0sccm至200sccm，HBr流量为0sccm至200sccm，源功率为50瓦至500瓦，偏置功率为0瓦至200瓦。