在半导体衬底表面制备锌掺杂超浅结的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体衬底超浅结的制备方法，尤其涉及一种在半导体衬底表面制备锌掺杂超浅结的方法，属于半导体集成技术领域。
【背景技术】
[0002]半导体技术作为信息产业的核心和基础，是衡量一个国家科学技术进步和综合国力的重要标志。在过去的40多年中，CMOS集成技术遵循摩尔定律通过缩小器件的特征尺寸来提高器件的工作速度、增加集成度以及降低成本。然而当MOS器件的栅长缩小到90纳米以下，特别是进入到65纳米及以下节点，要求源/漏区以及源/漏极延伸区相应地变浅，超浅结可以更好的改善器件的短沟道效应，但是随着器件尺寸及性能的进一步提高，结漏电现象是超浅结技术越来越需要解决的问题。
[0003]等离子体浸没掺杂、投射式气体浸入激光掺杂、快速汽相掺杂、离子淋浴掺杂和单层原子扩散掺杂等技术相继被提出用以制备超浅结，其中单原子扩散掺杂以其晶格损伤小，掺杂结深可控的优势获得了原来越多的关注。
[0004]原子层沉积的方法具有均匀性高、表面覆盖好、自限制表面吸附反应及生长速度精确可控等优点，已经应用于当前CMOS技术栅介质的生长过程中。将原子层沉积和单原子扩散掺杂相结合，有利于实现精确可控的超浅结的制备。
【发明内容】
[0005](一 )要解决的技术问题
[0006]本发明目的在于将原子层技术和单原子扩散相结合，从而提供一种在半导体衬底表面制备锌掺杂超浅结的方法。
[0007]( 二 )技术方案
[0008]为达到上述目的，本发明提供了一种在半导体衬底表面制备锌掺杂超浅结的方法，是将由原子层沉积得到的氧化锌中的锌进行扩散的方式在半导体衬底表面制备锌掺杂的超浅结，该方法包括:
[0009]步骤1:清洗半导体衬底表面；
[0010]步骤2:在原子层沉积系统中利用原子层沉积的方法在所述半导体衬底上沉积氧化锌层；
[0011]步骤3:在所述氧化锌层上沉积帽层；
[0012]步骤4:高温退火将所述氧化锌层中的锌原子扩散到半导体衬底表面；
[0013]步骤5:去除帽层和残余的氧化锌层。
[0014]上述方案中，步骤I中所述的半导体衬底是硅衬底、锗衬底、硅锗衬底或II1-V族化合物半导体衬底。
[0015]上述方案中，步骤I中所述的清洗半导体衬底表面，首先利用丙酮和乙醇依次分别超声清洗1-10分钟去除所述半导体衬底表面的有机物及油脂沾污，接着用盐酸、氢氟酸、氨水或氢溴酸清洗所述半导体衬底表面，去除所述半导体衬底表面的自然氧化物。
[0016]上述方案中，步骤2中所述的原子层沉积系统，反应腔温度为20°C -500°C，反应腔压力为0.5晕巴-10晕巴。
[0017]上述方案中，步骤2中所述利用原子层沉积的方法在所述半导体衬底上沉积氧化锌层，首先向原子层沉积系统反应腔体中通入锌的前驱体源的脉冲，接着用高纯氮气清洗，冲掉反应副产物和残留的锌的前驱体源，然后向原子层沉积系统反应腔体中通入氧的前驱体源的脉冲，并用高纯氮气清洗，冲掉反应副产物和残留的氧的前驱体源，形成一个完整的氧化锌生长周期，通过控制氧化锌生长的周期数来精确控制氧化锌的生长厚度。
[0018]上述方案中，步骤2中所述原子层沉积系统中，锌的前驱体源为二乙基锌(Zn(C2H5)2)、二甲基锌(Zn(CH3)2)或醋酸锌(Zn(CH3COO)2)，氧的前驱体源为水(H2O)、氧气
(O2)和臭氧(O3)中的一种或多种组合，在原子层沉积氧化锌时，所述锌的前驱体源的脉冲为I毫秒-60秒，所述氧的前驱体源的脉冲时间为I毫秒-60秒。
[0019]上述方案中，步骤2中所述的氧化锌层的厚度为I埃-100纳米。
[0020]上述方案中，步骤3中所述的帽层是采用原子层沉积、等离子增强化学气相沉积或溅射的方法沉积的，所述帽层为三氧化二铝、二氧化硅或氮化硅，所述帽层的厚度为3埃-200纳米。
[0021 ] 上述方案中，步骤4中所述的高温退火，退火温度为400°C -1OOO0C，所述高温退火的退火时间为I毫秒-1小时。
[0022]上述方案中，步骤5中所述的去除帽层和残余的氧化锌层，是通过刻蚀或腐蚀的方式去除帽层和残余的氧化锌层，其中刻蚀或腐蚀采用湿法或干法的方式。
[0023](三)有益效果
[0024]本发明的有益效果是:本发明提供的在半导体衬底表面制备锌掺杂超浅结的方法，是在半导体衬底上沉积氧化锌层，在氧化锌层上沉积帽层，然后通过退火的方式将锌扩散到半导体衬底中，采用腐蚀或刻蚀的方式去除帽层，从而形成锌掺杂的超浅结。其中，单原子层扩散具有结深可控、晶格损伤小的优点，而原子层沉积具有表面覆盖性好、生长厚度精确可控、生长温度低、生长厚度均匀性好的优点，本发明将原子层沉积技术和单原子扩散技术相结合，用以制备锌掺杂的半导体衬底超浅结，在超浅结结深控制、超浅结均匀性、半导体衬底表面损伤、掺杂浓度控制等方面具有很大的优势，适用于平面、非平面半导体器件超浅结的制作。
【附图说明】
[0025]图1为依照本发明实施例的在半导体衬底上形成锌掺杂的超浅结的方法流程图；
[0026]图2为依照本发明实施例的半导体衬底的结构示意图；
[0027]图3为依照本发明实施例的在半导体衬底上沉积氧化锌层后的结构示意图；
[0028]图4为依照本发明实施例的在氧化锌层上沉积帽层后的结构示意图；
[0029]图5为依照本发明实施例的退火使得锌扩散到半导体衬底表面形成超浅结的示意图；
[0030]图6为依照本发明实施例的在半导体衬底表面形成的锌掺杂的超浅结的示意图；
[0031]图7为依照本发明实施例的砷化镓衬底锌掺杂的超浅结的方块电阻的测试结果。
【具体实施方式】
[0032]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0033]本发明提供的在半导体衬底表面制备锌掺杂超浅结的方法，是在半导体衬底上沉积氧化锌层，在氧化锌层上沉积帽层，然后通过退火的方式将锌扩散到半导体衬底中，采用腐蚀或刻蚀的方式去除帽层，从而形成锌掺杂的超浅结。
[0034]如图1所示，图1为依照本发明实施例的在半导体衬底上形成锌掺杂的超浅结的方法流程图，该方法是将由原子层沉积得到的氧化锌中的锌进行扩散的方式在半导体衬底表面制备锌掺杂的超浅结，该方法包括:
[0035]步骤1:清洗半导体衬底表面；
[0036]步骤2:在原子层沉积系统中利用原子层沉积的方法在所述半导体衬底上沉积氧化锌层；
[0037]步骤3:在所述氧化锌层上沉积帽层；
[0038]步骤4:高温退火将所述氧化锌层中的锌原子扩散到半导体衬底表面；
[0039]步骤5:去除帽层和残余的氧化锌层。
[0040]其中，步骤I中所述的半导体衬底是硅衬底、锗衬底、硅锗衬底或II1-V化合物半导体衬底。所述的清洗半导体衬底表面，首先利用丙酮和乙醇依次分别超声清洗1-10分钟去除所述半导体衬底表面的有机物及油脂沾污，接着用盐酸、氢氟酸、氨水或氢溴酸清洗所述半导体衬底表面，去除所述半导体衬底表面的自然氧化物。
[0041]步骤2中所述的原子层沉积系统，反应腔温度为20°C _500°C，反应腔压力为0.5毫巴-10毫巴。所述利用原子层沉积的方法在所述半导体衬底上沉积氧化锌层，首先向原子层沉积系统反应腔体中通入锌的前驱体源的脉冲，接着用高纯氮气清洗，冲掉反应副产物和残留的锌的前驱体源，然后向原子层沉积系统反应腔体中通入氧的前驱体源的脉冲，并用高纯氮气清洗，冲掉反应副产物和残留的氧的