一种半导体结构的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种半导体结构的制备方法，包括：提供衬底，在所述衬底上形成锗硅层；利用三甲基铝溶液对所述锗硅层进行至少一次钝化工艺；对所述锗硅层进行退火工艺。本发明专利技术采用三甲基铝溶液对具有锗硅层进行三甲基铝钝化处理，使所述锗硅层表面形成含有大量Al

【技术实现步骤摘要】
一种半导体结构的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构的制备方法。

技术介绍

[0002]随着半导体器件尺寸的不断减小，传统的硅衬底MOSFET器件短沟道效应带来的弊端逐渐凸显，为了提高半导体器件的空穴迁移率、减小短沟道效应，通常会在硅衬底内掺杂锗(Ge)，以在硅衬底内形成由锗硅层构成沟道区，锗硅具有比单晶硅更高的空穴迁移率，以及比单晶锗更大的带隙，锗硅层能够提高半导体器件的空穴迁移率并增大驱动电流，进而提高MOSFET器件的性能。
[0003]在现有的锗硅层的制备工艺中，一般会在硅衬底的表面直接生长锗硅层，但由于硅衬底表面存在缺陷，不能在硅衬底表面形成很好的锗硅单晶结构，硅衬底的表面缺陷会延伸到锗硅层的表面，导致锗硅层的界面陷阱密度较高，进而对MOSFET器件的空穴迁移率及亚阈值摆幅造成不良影响。在形成锗硅层之前，利用含氮溶液对硅衬底的顶面进行钝化工艺，可以减小所述锗硅层的陷阱密度，改善所述锗硅层内的锗硅晶体结构，但对所述硅衬底进行钝化工艺会影响锗硅层上的栅极结构的性能，因此，如何在不影响半导体器件其它性能的前提下形成界面陷阱密度较低的锗硅层是实现高性能的MOSFET器件的关键。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种半导体结构的制备方法，以解决现有的MOSFET器件锗硅层界面陷阱较高的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术提供了一种半导体结构的制备方法，包括：
[0006]提供衬底，在所述衬底上形成锗硅层；<br/>[0007]利用三甲基铝溶液对所述锗硅层进行至少一次钝化工艺，所述锗硅层上形成钝化层；
[0008]对所述锗硅层进行退火工艺。
[0009]可选的，每次对所述锗硅层进行所述钝化工艺之后，对所述钝化层进行清洗及吹扫。
[0010]可选的，对所述锗硅层进行所述钝化处理的同时对所述锗硅层及所述钝化层进行电脉冲处理。
[0011]可选的，所述钝化工艺的温度为250℃～300℃。
[0012]可选的，在所述衬底上形成所述锗硅层之后，进行所述钝化工艺之前，还包括：
[0013]对所述锗硅层进行湿法清洗。
[0014]可选的，所述湿法清洗的清洗剂为丙酮、氢氟酸及去离子水的混合溶液。
[0015]可选的，进行所述钝化工艺之后，进行所述退火工艺之前，还包括：
[0016]在所述钝化层上形成含有Ⅲ族金属元素的氧化层；
[0017]对所述钝化层及所述锗硅层进行氧化工艺。
[0018]可选的，所述氧化层的材料为含有氧自由基的氧化物，所述氧自由基用于催化所述氧化工艺。
[0019]可选的，对所述钝化层及所述锗硅层进行氧化工艺之后，还包括：
[0020]在所述氧化层上形成金属栅极。
[0021]可选的，所述退火工艺的温度为450℃～550℃。
[0022]在本专利技术提供的半导体结构的制备方法中，采用三甲基铝溶液对锗硅层进行钝化处理，由于三甲基铝溶液中的铝离子与氧具有较强的结合能力，能够结合所述锗硅层中Ge
‑
O键中的氧，使得所述锗硅层的表面上形成含有Al
‑
O键的钝化层，形成所述钝化层时会消耗所述锗硅层，使得所述锗硅层的厚度减小，且锗离子会凝聚在所述钝化层与所述锗硅层的交界处，最后通过退火工艺使凝聚的锗离子均匀地扩散至所述锗硅层中，提高所述锗硅层中的锗离子浓度，并借助退火工艺提供的能量形成形态良好的锗硅晶体结构，进而提供界面陷阱密度较低且载流子迁移率较大的所述锗硅层，以提升半导体器件的性能。
[0023]此外，在所述钝化层上形成含有Ⅲ族金属元素的氧化层，并对所述钝化层及所述锗硅层进行氧化工艺，利用所述氧化层中的Ⅲ族金属离子进一步结合所述钝化层中及所述锗硅层中Ge
‑
O键中的氧，提高所述锗硅层中锗离子的浓度，以提供更大的载流子迁移率。同时，当所述氧化层的材料为含有氧自由基的氧化物时，所述氧自由基可以催化所述氧化工艺，减小所述氧化工艺需要的时间，并有效减小所述氧化工艺的热预算，节省工艺成本。
[0024]进一步地，在对所述锗硅层进行所述钝化工艺之前利用丙酮、氢氟酸及去离子水的混合溶液对所述锗硅层进行湿法清洗，可以清除所述锗硅层上的杂质离子，且丙酮清洗所述锗硅层可以提高所述锗硅层中Ge
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O键的数量，加快三甲基铝钝化工艺的反应速度，节约工艺时间。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例提供半导体结构的制备方法的流程图；
[0026]图2～5为本专利技术实施例提供的半导体结构的制备方法的制备方法的相应步骤对应的结构示意图；
[0027]其中，附图标记为：
[0028]100
‑
衬底；101
‑
锗硅层；102
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钝化层；103
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氧化层；104
‑
金属栅极。
具体实施方式
[0029]下面将结合示意图对本专利技术的具体实施方式进行更详细的描述。根据下列描述，本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实施例的目的。
[0030]在下文中，术语“第一”“第二”等用于在类似要素之间进行区分，且未必是用于描述特定次序或时间顺序。要理解，在适当情况下，如此使用的这些术语可替换。类似的，如果本文所述的方法包括一系列步骤，且本文所呈现的这些步骤并非必须是可执行这些步骤的唯一顺序，且一些所述的步骤可被省略和/或一些文本未描述的其它步骤可被添加到该方法。
[0031]本实施例提供了一种半导体结构的制备方法的制备方法，图1为所述半导体结构
的制备方法的流程图。如图1所示，所述半导体结构的制备方法包括：
[0032]步骤S1：提供衬底，在所述衬底上形成锗硅层；
[0033]步骤S2：利用三甲基铝溶液对所述锗硅层进行至少一次钝化工艺，使远离所述衬底的部分所述锗硅层转换为钝化层；
[0034]步骤S3：对所述锗硅层进行退火工艺。
[0035]图2～5为本实施例提供的半导体结构的制备方法的相应步骤的结构示意图。接下来，将结合图2～5对所述半导体结构的制备方法进行详细说明。
[0036]如图2所示，提供衬底100，所述衬底100可以为SOI衬底；在所述衬底100上形成锗硅层101，所述锗硅层101内锗离子的浓度呈梯度分布，且越靠近所述衬底100，所述锗硅层101内的锗离子的浓度越小。
[0037]由于所述衬底100表面的存在缺陷，不能在衬底100的表面形成很好的锗硅单晶结构，难以形成锗离子浓度较高的所述锗硅层101，且所述锗硅层101内的晶体结构较差，导致所述锗硅层101的界面陷阱密度较高、载流子迁移率较低，无法满足工艺的要求。
[0038]如图3所示，对所述锗硅层101进行湿法清洗，所述湿法清洗的清洗剂为丙酮、氢本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，在所述衬底上形成锗硅层；利用三甲基铝溶液对所述锗硅层进行至少一次钝化工艺，所述锗硅层上形成钝化层；对所述锗硅层进行退火工艺。2.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，每次对所述锗硅层进行所述钝化工艺之后，对所述钝化层进行清洗及吹扫。3.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，对所述锗硅层进行所述钝化处理的同时对所述锗硅层及所述钝化层进行电脉冲处理。4.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述钝化工艺的温度为250℃～300℃。5.如权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述衬底上形成所述锗硅层之后，进行所述钝化工艺之前，还包括：对所述锗硅层进行湿法清洗。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩冲，李士普，彭宇飞，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：