(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211139725.X (22)申请日 2022.09.19 (71)申请人 复旦大学 地址 200433 上海市杨 浦区邯郸路2 20号 (72)发明人 包文中　朱宇轩　夏银　邵仁锦　 浦东林　 (74)专利代理 机构 上海正旦专利代理有限公司 31200 专利代理师 陆飞　陆尤 (51)Int.Cl. B23K 26/362(2014.01) B23K 26/70(2014.01) H01L 21/461(2006.01) (54)发明名称 一种二维材 料的刻蚀方法 (57)摘要 本发明属于微电子工艺技术领域， 具体为一 种二维材料的刻蚀方法。 本发明方法包括： 硅/二 氧化硅或蓝宝石等衬底上的单层或多层二维材 料的制备、 高光束质量的小功率激光聚焦进行图 案化刻蚀。 本发 明利用激光刻蚀方法对二维材料 进行图形化， 相较于传统的光刻图形化方法， 激 光刻蚀图形化省 略了光刻胶的涂胶、 显影、 去胶 等步骤， 避免了以上步骤对二维材料的沾污和破 坏， 并将图形化和刻蚀同时完成， 在实现高精度 图形化的同时有效保留了二维材料的本征电学 性能。 因此， 本发明方法在尺寸不断微缩的二维 材料先进工艺中有广阔的应用前 景。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 115488515 A 2022.12.20 CN 115488515 A 1.一种二维材料的刻蚀方法， 其特征在于， 涉及绝缘衬底、 衬底的上单层或多层二维材 料、 刻蚀激光源波长、 刻蚀激光源功率； 具体步骤如下： （1） 在绝 缘衬底表面制备 得到二维材 料； （2） 激光源根据准备的图案对二维材料表面进行照射， 图案范围外的二维材料在该激 光照射下被热烧蚀。 2.根据权利要求1所述的二维材料的刻蚀方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中所述绝缘衬底 为能够在刻蚀激光照射下保持稳定性质的衬底， 具体选自玻璃衬底、 蓝宝石衬底、 石英衬 底、 硅衬底、 柔 性衬底等能够 在刻蚀激光照射下保持稳定性质衬底的任一种。 3.根据权利要求2所述的二维材料的刻蚀方法， 其特征在于， 步骤 （1） 中所述二维材料 选自二维过渡金属硫化物材料、 石墨烯、 黑磷； 其制备方法采用物理、 化学或金属有机化合 物气相沉积方法沉积形成； 或者将已生长好的二 维材料晶圆或块材通过剥离的方法转移到 目标衬底。 4.根据权利要求2所述的二维材料的刻蚀方法， 其特征在于， 步骤 （2） 中， 所述的激光刻 蚀， 脉冲激光波长为300nm—1200nm， 功率为100mW—10mW， 频率为5kHz—200kHz， 根据激光 能量需大于所刻蚀二维材料禁带宽度进行参数选择， 实现二维材料对激光更高的吸收效 率， 提高激光刻蚀效率； 激光根据预设图案照射， 对二维材料的实现图形化热烧蚀， 获得微 米级别的高精度、 百微米级别的大 范围图形。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115488515 A 2一种二维材料的刻蚀方 法 技术领域 [0001]本发明属于微电子 工艺技术领域， 具体涉及二维材 料的刻蚀方法。 背景技术 [0002]传统的Si基集成电路 （ICs） 即将逼近物理极限， 需要在新 的节点中引入新结构或 新材料以延续摩尔定律， 而二维材料 （二维原子晶体材料） 由于原子级厚度、 表面无悬挂键 以及出色的电学特性， 能够有效克服短沟道效应， 有望成为下一代集 成电路材料的候选者， 受到微电子领域广泛的关注。 [0003]对于二维材料在更小节点下的精细图案 的刻蚀， 一般需要经过常规的紫外 曝光、 激光直写和电子束光刻 进行图形化， 再通过等离子体刻蚀等干法或湿法刻蚀实现最 终基于 二维材料的图形定义。 其中， 常规光刻方法中的涂胶、 曝光、 显影、 去胶等步骤较为繁琐， 曝 光精度还受限于光刻胶的影响， 且光刻胶 会在二维材料表面残留或直接破坏二维材料表面 结构， 进一步影响电学性能。 所以， 在图形化定义方面需要引入一种高精度、 无损、 无光刻胶 沾污且步骤简易的激光刻蚀方法， 一步法实现对二维材料 的图形化和刻蚀， 获得基于二维 材料高可控性、 高精度的图形， 以实现二维材 料器件、 电路的大规模应用。 发明内容 [0004]本发明的目的提供一种新型的二维材料的刻蚀方法， 以省略常规光刻等传统图形 化方法中的涂胶、 显影、 去胶等步骤， 实现高精度、 高可控性、 无沾污的二 维材料的小尺 寸图 形， 进而实现更小尺寸二维材料 的大规模数字逻辑电路， 以及其他模拟电路和射频模拟电 路的应用。 [0005]本发明提供的二维材料的刻蚀方法， 涉及绝缘衬底、 衬底的上单层或多层二维材 料、 刻蚀激光源波长、 刻蚀激光源功率。 [0006]本发明提供的二维材 料的刻蚀方法， 具体步骤如下： （1） 在绝 缘衬底表面制备 得到二维材 料； （2） 激光源根据准备的图案对二维材料表面进行照射， 图案范围外的二维材料在 该激光照射下被热烧蚀。 [0007]本发明步骤 （1） 中， 所述绝缘衬底为能够在刻蚀激光照射下保持稳定性质衬底， 具 体如玻璃衬底、 蓝宝石衬底、 石英衬底、 硅衬底或柔性衬底等任一种； 所述二维材料选自二 维过渡金属硫化物材料、 石墨烯、 黑磷等， 其制备方法采用物理、 化学或金属有机化合物气 相沉积形成； 或者将已生长好的二维材 料晶圆或块材通过剥离的方法转移到目标衬底。 [0008]本发明步骤 （2） 中， 所述的激光刻蚀， 脉冲激光波长范围通常在300nm—1200nm， 功 率范围通常在100mW—10mW， 频率的范围通常在5kHz—200kHz； 根据激光能量需大于所刻蚀 二维材料禁带宽度进行参数选择， 实现二维材料对激光更高的吸收效率， 提高激光刻蚀效 率； 激光根据预设图案照射， 对二维材料的实现图形化热烧蚀， 可获得微米级别的高精度、 百微米级别的大 范围图形。说　明　书 1/3 页 3 CN 115488515 A 3