在半導體襯底表面制備鋅摻雜超淺結的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及半導體襯底超淺結的制備方法，尤其涉及一種在半導體襯底表面制備鋅摻雜超淺結的方法，屬于半導體集成技術領域。
【背景技術】
[0002]半導體技術作為信息產業的核心和基礎，是衡量一個國家科學技術進步和綜合國力的重要標志。在過去的40多年中，CMOS集成技術遵循摩爾定律通過縮小器件的特征尺寸來提高器件的工作速度、增加集成度以及降低成本。然而當MOS器件的柵長縮小到90納米以下，特別是進入到65納米及以下節點，要求源/漏區以及源/漏極延伸區相應地變淺，超淺結可以更好的改善器件的短溝道效應，但是隨著器件尺寸及性能的進一步提高，結漏電現象是超淺結技術越來越需要解決的問題。
[0003]等離子體浸沒摻雜、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散摻雜等技術相繼被提出用以制備超淺結，其中單原子擴散摻雜以其晶格損傷小，摻雜結深可控的優勢獲得了原來越多的關注。
[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及生長速度精確可控等優點，已經應用于當前CMOS技術柵介質的生長過程中。將原子層沉積和單原子擴散摻雜相結合，有利于實現精確可控的超淺結的制備。
【發明內容】
[0005](一 )要解決的技術問題
[0006]本發明目的在于將原子層技術和單原子擴散相結合，從而提供一種在半導體襯底表面制備鋅摻雜超淺結的方法。
[0007]( 二 )技術方案
[0008]為達到上述目的，本發明提供了一種在半導體襯底表面制備鋅摻雜超淺結的方法，是將由原子層沉積得到的氧化鋅中的鋅進行擴散的方式在半導體襯底表面制備鋅摻雜的超淺結，該方法包括:
[0009]步驟1:清洗半導體襯底表面；
[0010]步驟2:在原子層沉積系統中利用原子層沉積的方法在所述半導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散到半導體襯底表面；
[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中所述的半導體襯底是硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底或II1-V族化合物半導體襯底。
[0015]上述方案中，步驟I中所述的清洗半導體襯底表面，首先利用丙酮和乙醇依次分別超聲清洗1-10分鐘去除所述半導體襯底表面的有機物及油脂沾污，接著用鹽酸、氫氟酸、氨水或氫溴酸清洗所述半導體襯底表面，去除所述半導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，反應腔溫度為20°C -500°C，反應腔壓力為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體襯底上沉積氧化鋅層，首先向原子層沉積系統反應腔體中通入鋅的前驅體源的脈沖，接著用高純氮氣清洗，沖掉反應副產物和殘留的鋅的前驅體源，然后向原子層沉積系統反應腔體中通入氧的前驅體源的脈沖，并用高純氮氣清洗，沖掉反應副產物和殘留的氧的前驅體源，形成一個完整的氧化鋅生長周期，通過控制氧化鋅生長的周期數來精確控制氧化鋅的生長厚度。
[0018]上述方案中，步驟2中所述原子層沉積系統中，鋅的前驅體源為二乙基鋅(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，所述鋅的前驅體源的脈沖為I毫秒-60秒，所述氧的前驅體源的脈沖時間為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、等離子增強化學氣相沉積或濺射的方法沉積的，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間為I毫秒-1小時。
[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]本發明的有益效果是:本發明提供的在半導體襯底表面制備鋅摻雜超淺結的方法，是在半導體襯底上沉積氧化鋅層，在氧化鋅層上沉積帽層，然后通過退火的方式將鋅擴散到半導體襯底中，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。其中，單原子層擴散具有結深可控、晶格損傷小的優點，而原子層沉積具有表面覆蓋性好、生長厚度精確可控、生長溫度低、生長厚度均勻性好的優點，本發明將原子層沉積技術和單原子擴散技術相結合，用以制備鋅摻雜的半導體襯底超淺結，在超淺結結深控制、超淺結均勻性、半導體襯底表面損傷、摻雜濃度控制等方面具有很大的優勢，適用于平面、非平面半導體器件超淺結的制作。
【附圖說明】
[0025]圖1為依照本發明實施例的在半導體襯底上形成鋅摻雜的超淺結的方法流程圖；
[0026]圖2為依照本發明實施例的半導體襯底的結構示意圖；
[0027]圖3為依照本發明實施例的在半導體襯底上沉積氧化鋅層后的結構示意圖；
[0028]圖4為依照本發明實施例的在氧化鋅層上沉積帽層后的結構示意圖；
[0029]圖5為依照本發明實施例的退火使得鋅擴散到半導體襯底表面形成超淺結的示意圖；
[0030]圖6為依照本發明實施例的在半導體襯底表面形成的鋅摻雜的超淺結的示意圖；
[0031]圖7為依照本發明實施例的砷化鎵襯底鋅摻雜的超淺結的方塊電阻的測試結果。
【具體實施方式】
[0032]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0033]本發明提供的在半導體襯底表面制備鋅摻雜超淺結的方法，是在半導體襯底上沉積氧化鋅層，在氧化鋅層上沉積帽層，然后通過退火的方式將鋅擴散到半導體襯底中，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。
[0034]如圖1所示，圖1為依照本發明實施例的在半導體襯底上形成鋅摻雜的超淺結的方法流程圖，該方法是將由原子層沉積得到的氧化鋅中的鋅進行擴散的方式在半導體襯底表面制備鋅摻雜的超淺結，該方法包括:
[0035]步驟1:清洗半導體襯底表面；
[0036]步驟2:在原子層沉積系統中利用原子層沉積的方法在所述半導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散到半導體襯底表面；
[0039]步驟5:去除帽層和殘余的氧化鋅層。
[0040]其中，步驟I中所述的半導體襯底是硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底或II1-V化合物半導體襯底。所述的清洗半導體襯底表面，首先利用丙酮和乙醇依次分別超聲清洗1-10分鐘去除所述半導體襯底表面的有機物及油脂沾污，接著用鹽酸、氫氟酸、氨水或氫溴酸清洗所述半導體襯底表面，去除所述半導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，反應腔溫度為20°C _500°C，反應腔壓力為0.5毫巴-10毫巴。所述利用原子層沉積的方法在所述半導體襯底上沉積氧化鋅層，首先向原子層沉積系統反應腔體中通入鋅的前驅體源的脈沖，接著用高純氮氣清洗，沖掉反應副產物和殘留的鋅的前驅體源，然后向原子層沉積系統反應腔體中通入氧的前驅體源的脈沖，并用高純氮氣清洗，沖掉反應副產物和殘留的氧的