[發明專利]一種半導體材料摻雜后退火的方法

在審

• 申請號: 202011072990.1
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN114334644A
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 劉新宇;尤楠楠;王盛凱;湯益丹;白云;田曉麗;陸江;陳宏;楊成樾
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324;H01L21/265;H01L21/329
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 房德權

本發明公開了一種半導體材料摻雜后退火的方法，該方法包括以下步驟：提供半導體材料；在半導體材料上形成覆蓋層；對形成有覆蓋層的半導體材料進行摻雜；將摻雜后的半導體材料放入反應腔，調節微波輸入功率以及氣體壓強，以激發反應腔中的反應氣體產生等離子體，并基于等離子體對摻雜后的半導體材料進行退火處理；在退火處理后，去除覆蓋層。上述方法提供了一種完全不同于傳統熱退火的全新的退火方式，通過激發等離子體來實現退火，從原理及工藝上實現了對現有退火方法的改進。

技術領域

本發明涉及半導體領域，尤其涉及一種半導體材料摻雜后退火的方法。

背景技術

半導體材料在摻雜處理之后，通常需要后處理工藝實現退火摻雜元素和恢復注入帶來的晶格損傷。傳統后處理工藝中的退火，是利用熱能將摻雜后的樣品進行熱處理，恢復晶體的電性能。隨著集成電路的發展，常規的退火方法不能完全消除摻雜造成的缺陷，而且會產生由于高溫導致的二次缺陷。

此外，長時間的熱退火會導致擴散原子再分布的現象，并且高劑量摻雜，通常需要更高溫度下退火才可實現恢復晶格和消除損傷。有些半導體材料的器件工藝需要更高的溫度，如碳化硅，但是在高溫退火過程中硅的升華會導致晶圓表面粗糙化。

現有技術中，普遍采用的是升高退火溫度且減小退火時間，即高溫快速退火，抑制高溫帶來的不利影響。目前，存在多種退火方式，例如：在氮氣氣氛1480℃和1650℃下實現N摻雜的半導體材料退火；利用脈沖準分子激光輻照的方法實現注Al和N的半導體材料退火等。可見，現有技術中關于退火的主流思想都是利用熱能實現退火，只是提供熱能的方式不同，即通過改變退火方式來達到高溫快速的目的，因此，這些方法也不能避免熱能帶來的二次損傷。

發明內容

本申請實施例通過提供一種半導體材料摻雜后退火的方法，解決了現有技術中由于熱能帶來的二次損傷，提供了一種不同于傳統熱退火的新的退火方式。

本說明書實施例提供一種半導體材料摻雜后退火的方法，該方法包括：

申請通過本申請的一實施例提供如下技術方案：

提供半導體材料；

在所述半導體材料上形成覆蓋層；

對形成有所述覆蓋層的半導體材料進行摻雜；

將摻雜后的半導體材料放入反應腔，調節微波輸入功率以及氣體壓強，以激發所述反應腔中的反應氣體產生等離子體，并基于所述等離子體對所述摻雜后的半導體材料進行退火處理；

在所述退火處理后，去除所述覆蓋層。

可選地，所述覆蓋層材料為石墨或氧化硅。

可選地，所述反應氣體為活性氣體和/或惰性氣體。

可選地，所述調節微波輸入功率以及氣體壓強，以激發所述反應腔中的反應氣體產生等離子體，并基于所述等離子體對所述摻雜后的半導體材料進行退火處理，包括：

將所述微波輸入功率調節至位于第一功率范圍內的第一功率，以及將所述氣體壓強調節位于第一壓強范圍內的第一壓強，激發所述反應氣體產生所述等離子體；

基于摻雜元素的摻雜量，將所述微波輸入功率在第二功率范圍內調節，以及將所述氣體壓強在第二壓強范圍內調節，以調整所述等離子體的密度和能量，對所述摻雜后的半導體材料進行退火處理，其中，所述第二功率范圍的最小值大于所述第一功率范圍的最小值，且所述第二功率范圍的最大值大于所述第一功率范圍的最大值，所述第二壓強范圍的最小值大于所述第一壓強范圍的最小值，且所述第二壓強范圍的最大值大于所述第一壓強范圍的最大值。

可選地，所述將所述微波輸入功率在第二功率范圍內調節，以及將所述氣體壓強在第二壓強范圍內調節，以調整所述等離子體的密度和能量，包括：