一种Ge基MOS器件结构制造技术

本发明专利技术公布了一种Ge基MOS界面处理方法，该处理方法包括：准备一N型掺杂的Ge衬底，并进行有机清洗；在臭氧去胶机种进行臭氧处理10分钟，采用稀盐酸和稀释的氨水处理Ge表面；再采用硫化铵处理表面；放入ALD腔体进行TMA吹扫10分钟；采用TAM与H2O为前躯体生长Al2O3厚度为3纳米；采用氧气环境下退火300度30秒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于半导体器件领域，具体涉及一种锗基MOS界面处理方法。
技术介绍
随着硅基CMOS技术的不断进步，依据摩尔定律，通过缩小栅长提高器件的性能，但是器件的特征尺寸缩小到纳米尺度，传统硅基晶体管道道物理和技术的双重极限。为了进一步提升MOS器件性能，新沟道材料与器件结构成为两大研究方向。锗材料由于其较高的电子和空穴迁移率受到广泛关注。常温下，锗材料的迁移率是硅的2.4倍，空穴迁移率是硅的4倍。但是锗基MOS器件的制备技术并不理想，锗基MOS界面还没有突出性的进展，却是影响锗基MOS器件性能的关键因素之一。在锗基MOS器件的制作过程中，采用高K介质沉积的过程中，会产生一些问题：(1)锗表面容易被氧化形成GeO，并扩散到介质中，在界面处形成大量的悬挂键，造成界面态密度的大幅度增加；(2)扩散到介质中的锗和GeO造成介质性能变差。目前，最有效的锗基MOS界面的制作方法是采用高压氧化的方法形成GeO2介质层，但该种介质层厚度不易控制，等效氧化层厚度难以降低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提高一种界面钝化处理方法，减小Ge和GeO对栅介质的影响，减小锗衬底与栅介质界面处的界面缺陷态密度，改善栅介质质量，提高锗基MOS器件的性能。本专利技术提供的技术方案如下：(1)准备一N型掺杂的锗衬底作为基片，进行常规有机清洗；(2)将基片在臭氧去胶机种进行臭氧处理10分钟，用稀盐酸和稀氨水处理锗表面；(3)将基片采用硫化铵处理表面后，在极短时间内立刻方法原子层沉积系统(4)将基片放置在原子层沉积系统内对样品进行TMA吹扫；(5)对基片采用以TMA和水为前躯体生长Al2O3，厚度为3纳米；(6)将基片在含氧的氮气环境下对样品片进行退火，退火温度300度，时间为30sec；在所述步骤(1)中，锗衬底可以是N型掺杂，也可以是P型掺杂，常规有机清洗是只采用丙酮、乙醇和去离子水进行超声清洗。在所述步骤(2)中，臭氧处理锗衬底基片时，需要对臭氧去胶机进行预开机20分钟。在所述步骤(2)中，采用稀盐酸和稀氨水对锗基片进行清洗，目的是去除有机和无机污染物、金属颗粒等，步骤(2)可以进行多次循环清洗，直到将锗基片清洗干净为止。在所述步骤(3)中，硫化铵溶液的含硫量为8％,处理时间为10-15分钟。在所述步骤(4)中，采用三甲基铝气体对锗基片表面进行吹扫，吹扫的目的是通过热处理和吹扫过程，使得锗基片表面多余的硫进行一定程度的挥发，达到锗表面采用三甲基铝和硫同时钝化的效果。在所述步骤(5)中，生长氧化铝的稳定为250度。在所述步骤(6)中，含氧的氮气氛围下进行退火，含氧量为10％，环境为真空环境。本专利技术的实施效果如下：本专利技术充分结合了硫钝化与原子层沉积过程中的自清洗功能，在锗衬底表面沉积氧化铝之前，进行了细致的表面清洗和硫钝化，在生长氧化铝过程中利用原子层沉积的自清洗功能，进行了反复的三甲基铝的吹扫，有效地降低了锗和GeO的生成。本专利技术通过臭氧处理和表面循环清洗的方法，提高了锗表面的洁净度，有效地抑制了锗表面缺陷态密度。本专利技术可以大大减小锗衬底与栅介质界面处的界面态密度，提高栅介质质量和MOS界面特性。附图说明图1所示为本专利技术锗基MOS界面处理方法的流程图；图2-图4所示为实施例锗基MOS器件界面处理方法示意图；其中，101为锗衬底，102为硫钝化层，103为氧化铝介质层具体实施例以下结合附图，通过具体的实施例对本专利技术所述的方法进行进一步描述。步骤1.选择一N型掺杂的锗衬底，其掺杂浓度为1*1018.然后对锗衬底进行丙酮、乙醇和去离子水各5分钟的超声处理，固定超声槽的稳定为25度。如图2所示。步骤2.将臭氧去胶机开机预热20分钟，然后将清洗好的基片放入，进行臭氧氧化，再用事先准备好的稀盐酸和稀氨水对该基片进行清洗，各3分钟，去离子水清洗基片，清洗时间为2分钟。步骤3.将基片放入准备好的含硫量为8％的硫化铵溶液中，浸泡15分钟，会在锗基片表面形成一层硫原子，如图3所示。在该过程中，也可以对硫化铵溶液进行加热处理，加热温度为50-80度，必须在通风良好的通风橱中进行。然后放入去离子水进行清洗，用去离子水冲洗10分钟，用氮气吹干后马上放入原子层沉积系统中。步骤4.在原子层沉积系统中，对锗基片进行三甲基铝的吹扫过程中，系统的温度为250度，吹扫的模式是脉冲吹扫模式，吹扫时间为10分钟。步骤5.采用TMA和水作为前躯体，在界面表面生长氧化铝介质，厚度为3纳米。如图4所示。步骤6.将基片在含氧的氮气环境下对样品片进行退火，首先进行抽真空，腔体压力达到10帕左右，然后进行快速退化，退火温度300度，时间为30sec。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Ge基MOS界面处理方法，其处理步骤如下：(1)准备一N型掺杂的Ge衬底，进行常规有机清洗；(2)在臭氧去胶机种进行臭氧处理10分钟，用稀盐酸和稀氨水处理锗表面；(3)采用硫化铵处理表面后，在极短时间内立刻方法原子层沉积系统(4)在原子层沉积系统内对样品进行TMA吹扫；(5)采用以TMA和水为前躯体生长Al2O3，厚度为3纳米；(6)在含氧的氮气环境下对样品片进行退火，退火温度300度，时间为30sec。

【技术特征摘要】
1.一种Ge基MOS界面处理方法，其处理步骤如下：(1)准备一N型掺杂的Ge衬底，进行常规有机清洗；(2)在臭氧去胶机种进行臭氧处理10分钟，用稀盐酸和稀氨水处理锗表面；(3)采用硫化铵处理表面后，在极短时间内立刻方法原子层沉积系统(4)在原子层沉积系统内对样品进行TMA吹扫；(5)采用以TMA和水为前躯体生长Al2O3，厚度为3纳米；(6)在含氧的氮气环境下对样品片进行退火，退火温度300度，时间为30sec。2.根据权利要求1所述的一种Ge基MOS界面处理方法，其特征在于采用臭氧处理10分钟，使得表面氧化2-3纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽蓉，王勇，丁超，
申请(专利权)人：东莞市广信知识产权服务有限公司，东莞华南设计创新院，
类型：发明
国别省市：广东;44