在半導(dǎo)體襯底表面制備鋅摻雜超淺結(jié)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體襯底超淺結(jié)的制備方法，尤其涉及一種在半導(dǎo)體襯底表面制備鋅摻雜超淺結(jié)的方法，屬于半導(dǎo)體集成技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]半導(dǎo)體技術(shù)作為信息產(chǎn)業(yè)的核心和基礎(chǔ)，是衡量一個(gè)國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。在過(guò)去的40多年中，CMOS集成技術(shù)遵循摩爾定律通過(guò)縮小器件的特征尺寸來(lái)提高器件的工作速度、增加集成度以及降低成本。然而當(dāng)MOS器件的柵長(zhǎng)縮小到90納米以下，特別是進(jìn)入到65納米及以下節(jié)點(diǎn)，要求源/漏區(qū)以及源/漏極延伸區(qū)相應(yīng)地變淺，超淺結(jié)可以更好的改善器件的短溝道效應(yīng)，但是隨著器件尺寸及性能的進(jìn)一步提高，結(jié)漏電現(xiàn)象是超淺結(jié)技術(shù)越來(lái)越需要解決的問(wèn)題。
[0003]等離子體浸沒(méi)摻雜、投射式氣體浸入激光摻雜、快速汽相摻雜、離子淋浴摻雜和單層原子擴(kuò)散摻雜等技術(shù)相繼被提出用以制備超淺結(jié)，其中單原子擴(kuò)散摻雜以其晶格損傷小，摻雜結(jié)深可控的優(yōu)勢(shì)獲得了原來(lái)越多的關(guān)注。
[0004]原子層沉積的方法具有均勻性高、表面覆蓋好、自限制表面吸附反應(yīng)及生長(zhǎng)速度精確可控等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)應(yīng)用于當(dāng)前CMOS技術(shù)柵介質(zhì)的生長(zhǎng)過(guò)程中。將原子層沉積和單原子擴(kuò)散摻雜相結(jié)合，有利于實(shí)現(xiàn)精確可控的超淺結(jié)的制備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005](一 )要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0006]本發(fā)明目的在于將原子層技術(shù)和單原子擴(kuò)散相結(jié)合，從而提供一種在半導(dǎo)體襯底表面制備鋅摻雜超淺結(jié)的方法。
[0007]( 二 )技術(shù)方案
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種在半導(dǎo)體襯底表面制備鋅摻雜超淺結(jié)的方法，是將由原子層沉積得到的氧化鋅中的鋅進(jìn)行擴(kuò)散的方式在半導(dǎo)體襯底表面制備鋅摻雜的超淺結(jié)，該方法包括:
[0009]步驟1:清洗半導(dǎo)體襯底表面；
[0010]步驟2:在原子層沉積系統(tǒng)中利用原子層沉積的方法在所述半導(dǎo)體襯底上沉積氧化鋅層；
[0011]步驟3:在所述氧化鋅層上沉積帽層；
[0012]步驟4:高溫退火將所述氧化鋅層中的鋅原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底表面；
[0013]步驟5:去除帽層和殘余的氧化鋅層。
[0014]上述方案中，步驟I中所述的半導(dǎo)體襯底是硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底或II1-V族化合物半導(dǎo)體襯底。
[0015]上述方案中，步驟I中所述的清洗半導(dǎo)體襯底表面，首先利用丙酮和乙醇依次分別超聲清洗1-10分鐘去除所述半導(dǎo)體襯底表面的有機(jī)物及油脂沾污，接著用鹽酸、氫氟酸、氨水或氫溴酸清洗所述半導(dǎo)體襯底表面，去除所述半導(dǎo)體襯底表面的自然氧化物。
[0016]上述方案中，步驟2中所述的原子層沉積系統(tǒng)，反應(yīng)腔溫度為20°C -500°C，反應(yīng)腔壓力為0.5暈巴-10暈巴。
[0017]上述方案中，步驟2中所述利用原子層沉積的方法在所述半導(dǎo)體襯底上沉積氧化鋅層，首先向原子層沉積系統(tǒng)反應(yīng)腔體中通入鋅的前驅(qū)體源的脈沖，接著用高純氮?dú)馇逑?，沖掉反應(yīng)副產(chǎn)物和殘留的鋅的前驅(qū)體源，然后向原子層沉積系統(tǒng)反應(yīng)腔體中通入氧的前驅(qū)體源的脈沖，并用高純氮?dú)馇逑?，沖掉反應(yīng)副產(chǎn)物和殘留的氧的前驅(qū)體源，形成一個(gè)完整的氧化鋅生長(zhǎng)周期，通過(guò)控制氧化鋅生長(zhǎng)的周期數(shù)來(lái)精確控制氧化鋅的生長(zhǎng)厚度。
[0018]上述方案中，步驟2中所述原子層沉積系統(tǒng)中，鋅的前驅(qū)體源為二乙基鋅(Zn(C2H5)2)、二甲基鋅(Zn(CH3)2)或醋酸鋅(Zn(CH3COO)2)，氧的前驅(qū)體源為水(H2O)、氧氣
(O2)和臭氧(O3)中的一種或多種組合，在原子層沉積氧化鋅時(shí)，所述鋅的前驅(qū)體源的脈沖為I毫秒-60秒，所述氧的前驅(qū)體源的脈沖時(shí)間為I毫秒-60秒。
[0019]上述方案中，步驟2中所述的氧化鋅層的厚度為I埃-100納米。
[0020]上述方案中，步驟3中所述的帽層是采用原子層沉積、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積或?yàn)R射的方法沉積的，所述帽層為三氧化二鋁、二氧化硅或氮化硅，所述帽層的厚度為3埃-200納米。
[0021 ] 上述方案中，步驟4中所述的高溫退火，退火溫度為400°C -1OOO0C，所述高溫退火的退火時(shí)間為I毫秒-1小時(shí)。
[0022]上述方案中，步驟5中所述的去除帽層和殘余的氧化鋅層，是通過(guò)刻蝕或腐蝕的方式去除帽層和殘余的氧化鋅層，其中刻蝕或腐蝕采用濕法或干法的方式。
[0023](三)有益效果
[0024]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明提供的在半導(dǎo)體襯底表面制備鋅摻雜超淺結(jié)的方法，是在半導(dǎo)體襯底上沉積氧化鋅層，在氧化鋅層上沉積帽層，然后通過(guò)退火的方式將鋅擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底中，采用腐蝕或刻蝕的方式去除帽層，從而形成鋅摻雜的超淺結(jié)。其中，單原子層擴(kuò)散具有結(jié)深可控、晶格損傷小的優(yōu)點(diǎn)，而原子層沉積具有表面覆蓋性好、生長(zhǎng)厚度精確可控、生長(zhǎng)溫度低、生長(zhǎng)厚度均勻性好的優(yōu)點(diǎn)，本發(fā)明將原子層沉積技術(shù)和單原子擴(kuò)散技術(shù)相結(jié)合，用以制備鋅摻雜的半導(dǎo)體襯底超淺結(jié)，在超淺結(jié)結(jié)深控制、超淺結(jié)均勻性、半導(dǎo)體襯底表面損傷、摻雜濃度控制等方面具有很大的優(yōu)勢(shì)，適用于平面、非平面半導(dǎo)體器件超淺結(jié)的制作。
【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為依照本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體襯底上形成鋅摻雜的超淺結(jié)的方法流程圖；
[0026]圖2為依照本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體襯底的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖3為依照本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體襯底上沉積氧化鋅層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖4為依照本發(fā)明實(shí)施例的在氧化鋅層上沉積帽層后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5為依照本發(fā)明實(shí)施例的退火使得鋅擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底表面形成超淺結(jié)的示意圖；
[0030]圖6為依照本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體襯底表面形成的鋅摻雜的超淺結(jié)的示意圖；
[0031]圖7為依照本發(fā)明實(shí)施例的砷化鎵襯底鋅摻雜的超淺結(jié)的方塊電阻的測(cè)試結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0033]本發(fā)明提供的在半導(dǎo)體襯底表面制備鋅摻雜超淺結(jié)的方法，是在半導(dǎo)體襯底上沉積氧化鋅層，在氧化鋅層上沉積帽層，然后通過(guò)退火的方式將鋅擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底中，采用腐蝕或刻蝕的方式去除帽層，從而形成鋅摻雜的超淺結(jié)。
[0034]如圖1所示，圖1為依照本發(fā)明實(shí)施例的在半導(dǎo)體襯底上形成鋅摻雜的超淺結(jié)的方法流程圖，該方法是將由原子層沉積得到的氧化鋅中的鋅進(jìn)行擴(kuò)散的方式在半導(dǎo)體襯底表面制備鋅摻雜的超淺結(jié)，該方法包括:
[0035]步驟1:清洗半導(dǎo)體襯底表面；
[0036]步驟2:在原子層沉積系統(tǒng)中利用原子層沉積的方法在所述半導(dǎo)體襯底上沉積氧化鋅層；
[0037]步驟3:在所述氧化鋅層上沉積帽層；
[0038]步驟4:高溫退火將所述氧化鋅層中的鋅原子擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底表面；
[0039]步驟5:去除帽層和殘余的氧化鋅層。
[0040]其中，步驟I中所述的半導(dǎo)體襯底是硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底或II1-V化合物半導(dǎo)體襯底。所述的清洗半導(dǎo)體襯底表面，首先利用丙酮和乙醇依次分別超聲清洗1-10分鐘去除所述半導(dǎo)體襯底表面的有機(jī)物及油脂沾污，接著用鹽酸、氫氟酸、氨水或氫溴酸清洗所述半導(dǎo)體襯底表面，去除所述半導(dǎo)體襯底表面的自然氧化物。
[0041]步驟2中所述的原子層沉積系統(tǒng)，反應(yīng)腔溫度為20°C _500°C，反應(yīng)腔壓力為0.5毫巴-10毫巴。所述利用原子層沉積的方法在所述半導(dǎo)體襯底上沉積氧化鋅層，首先向原子層沉積系統(tǒng)反應(yīng)腔體中通入鋅的前驅(qū)體源的脈沖，接著用高純氮?dú)馇逑?，沖掉反應(yīng)副產(chǎn)物和殘留的鋅的前驅(qū)體源，然后向原子層沉積系統(tǒng)反應(yīng)腔體中通入氧的前驅(qū)體源的脈沖，并用高純氮?dú)馇逑矗瑳_掉反應(yīng)副產(chǎn)物和殘留的氧的