CN114334644A - 一种半导体材料掺杂后退火的方法 - Google Patents
一种半导体材料掺杂后退火的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114334644A CN114334644A CN202011072990.1A CN202011072990A CN114334644A CN 114334644 A CN114334644 A CN 114334644A CN 202011072990 A CN202011072990 A CN 202011072990A CN 114334644 A CN114334644 A CN 114334644A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor material
- annealing
- gas
- plasma
- pressure
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 111
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 99
- 238000000137 annealing Methods 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 52
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 57
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000012495 reaction gas Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 20
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 7
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 11
- 230000006872 improvement Effects 0.000 abstract description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 5
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 5
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- -1 aluminum ions Chemical class 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004075 alteration Effects 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 1
- 238000002513 implantation Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000007788 roughening Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 1
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
本发明公开了一种半导体材料掺杂后退火的方法，该方法包括以下步骤：提供半导体材料；在半导体材料上形成覆盖层；对形成有覆盖层的半导体材料进行掺杂；将掺杂后的半导体材料放入反应腔，调节微波输入功率以及气体压强，以激发反应腔中的反应气体产生等离子体，并基于等离子体对掺杂后的半导体材料进行退火处理；在退火处理后，去除覆盖层。上述方法提供了一种完全不同于传统热退火的全新的退火方式，通过激发等离子体来实现退火，从原理及工艺上实现了对现有退火方法的改进。
Description
技术领域
本发明涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体材料掺杂后退火的方法。
背景技术
半导体材料在掺杂处理之后，通常需要后处理工艺实现退火掺杂元素和恢复注入带来的晶格损伤。传统后处理工艺中的退火，是利用热能将掺杂后的样品进行热处理，恢复晶体的电性能。随着集成电路的发展，常规的退火方法不能完全消除掺杂造成的缺陷，而且会产生由于高温导致的二次缺陷。
此外，长时间的热退火会导致扩散原子再分布的现象，并且高剂量掺杂，通常需要更高温度下退火才可实现恢复晶格和消除损伤。有些半导体材料的器件工艺需要更高的温度，如碳化硅，但是在高温退火过程中硅的升华会导致晶圆表面粗糙化。
现有技术中，普遍采用的是升高退火温度且减小退火时间，即高温快速退火，抑制高温带来的不利影响。目前，存在多种退火方式，例如：在氮气气氛1480℃和1650℃下实现N掺杂的半导体材料退火；利用脉冲准分子激光辐照的方法实现注Al和N的半导体材料退火等。可见，现有技术中关于退火的主流思想都是利用热能实现退火，只是提供热能的方式不同，即通过改变退火方式来达到高温快速的目的，因此，这些方法也不能避免热能带来的二次损伤。
发明内容
本申请实施例通过提供一种半导体材料掺杂后退火的方法，解决了现有技术中由于热能带来的二次损伤，提供了一种不同于传统热退火的新的退火方式。
本说明书实施例提供一种半导体材料掺杂后退火的方法，该方法包括：
申请通过本申请的一实施例提供如下技术方案：
提供半导体材料；
在所述半导体材料上形成覆盖层；
对形成有所述覆盖层的半导体材料进行掺杂；
将掺杂后的半导体材料放入反应腔，调节微波输入功率以及气体压强，以激发所述反应腔中的反应气体产生等离子体，并基于所述等离子体对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理；
在所述退火处理后，去除所述覆盖层。
可选地，所述覆盖层材料为石墨或氧化硅。
可选地，所述反应气体为活性气体和/或惰性气体。
可选地，所述调节微波输入功率以及气体压强，以激发所述反应腔中的反应气体产生等离子体，并基于所述等离子体对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理，包括：
将所述微波输入功率调节至位于第一功率范围内的第一功率，以及将所述气体压强调节位于第一压强范围内的第一压强，激发所述反应气体产生所述等离子体；
基于掺杂元素的掺杂量，将所述微波输入功率在第二功率范围内调节，以及将所述气体压强在第二压强范围内调节，以调整所述等离子体的密度和能量，对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理，其中，所述第二功率范围的最小值大于所述第一功率范围的最小值，且所述第二功率范围的最大值大于所述第一功率范围的最大值，所述第二压强范围的最小值大于所述第一压强范围的最小值，且所述第二压强范围的最大值大于所述第一压强范围的最大值。
可选地，所述将所述微波输入功率在第二功率范围内调节，以及将所述气体压强在第二压强范围内调节，以调整所述等离子体的密度和能量，包括：
在所述第二功率范围内增加所述微波输入功率，以及在所述第二压强范围内增加所述气体压强，以增加所述等离子体的密度和能量；和/或
在所述第二功率范围内降低所述微波输入功率，以及在所述第二压强范围内降低所述气体压强，以降低所述等离子体的密度和能量。
可选地，在所述覆盖层材料为石墨时，所述反应气体为惰性气体；在所述覆盖层材料为氧化硅时，所述反应气体为活性气体和/或惰性气体。
可选地，在所述反应气体为所述惰性气体时，所述基于所述等离子体对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理，包括：
将所述惰性气体产生的等离子体的热传递给所述掺杂后的半导体材料，对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理。
可选地，在所述反应气体为所述活性气体时，所述基于所述等离子体对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理，包括：
所述活性气体产生的等离子体进入到所述掺杂后的半导体材料中，与所述半导体材料发生反应，使所述半导体材料内部的被替位原子离开晶格点，以对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理。
可选地，所述半导体材料为碳化硅、硅或氮化镓。
可选地，对形成有所述覆盖层的半导体材料进行掺杂的掺杂元素为铝、硼、氮、磷、镁。
本说明书实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本说明书实施例提供的半导体材料掺杂后退火的方法，首先在半导体材料上形成覆盖层，对形成有覆盖层的半导体材料进行掺杂，将掺杂后的半导体材料放入反应腔，通过调节微波输入功率以及气体压强，激发反应腔中的反应气体产生等离子体，并基于等离子体对掺杂后的半导体材料进行退火处理，在退火处理后，去除掉覆盖层。
上述方案中，通过等离子体退火可以实现快速升温和降温，同时，利用等离子体的能量和反应，能够实现低温下被替换原子离开晶格点，使掺杂元素，如掺杂原子更易达到晶格位置，从而完成掺杂原子的退火。因此，本说明书实施例提供了一种完全不同于传统热退火的全新的退火方式，从原理及工艺上实现了对现有退火方法的改进。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本说明书实施例提供的一种半导体材料掺杂后退火的方法流程图；
图2为采用本说明书实施例提供的退火方法制备的二极管的示意图；
图3为对采用本说明书实施例提供的退火方法制备的二极管进行电流电压测试时，得到的测试结果示意图；
图4为碳化硅样品在采用本说明书实施例提供的退火方法进行退火时的温度变化示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
实施例一
本说明书实施例提供一种半导体材料掺杂后退火的方法，如图1所示，为本说明书实施例提供的一种半导体材料掺杂后退火的方法流程图，该方法包括以下步骤：
步骤S11：提供半导体材料；
步骤S12：在所述半导体材料上形成覆盖层；
步骤S13：对形成有所述覆盖层的半导体材料进行掺杂；
步骤S14：将掺杂后的半导体材料放入反应腔，调节微波输入功率以及气体压强，以激发所述反应腔中的反应气体产生等离子体，并基于所述等离子体对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理；
步骤S15：在所述退火处理后，去除所述覆盖层。
本说明书实施例中提供的半导体材料掺杂后退火的方法，是利用微波能量耦合反应腔中的反应气体，激发反应气体产生等离子体，并通过等离子体的能量和反应，实现掺杂元素的退火。在本说明书实施例中，微波是产生等离子体的一种手段，通过激发的等离子体来进行退火，而并非利用微波产热直接退火。
在具体实施过程中，半导体材料可以根据实际需要进行选择，例如，半导体材料可以为碳化硅、硅或氮化镓，当然，还可以是其他材料，这里不做限定。
为了避免反应腔中的反应气体与半导体材料发生反应，本说明书实施例中，可以先在半导体材料上形成一层覆盖层作为保护层。覆盖层的材料也可以根据实际需要进行选择，例如，覆盖层的材料可以为石墨、氧化硅、或者其他材料。具体的，以半导体材料为硅、覆盖层材料为氧化硅为例，可以通过热氧化或淀积的方式在半导体材料上生长氧化硅覆盖层。覆盖层的具体厚度可以根据实际需要进行设定，这里不做限定。
进一步的，在形成有覆盖层的半导体材料上进行掺杂，具体掺杂的元素可以根据实际需要进行选择，例如，掺杂元素可以为铝、硼、氮、磷、镁、或者其他元素。在进行掺杂剖面设计时，需要考虑覆盖层在掺杂深度上的影响，因此，掺杂深度的设计需要为覆盖层留有预量。掺杂方式可以通过高温扩散或离子注入来实现。另外，本说明书实施例中，在进行元素掺杂时，还可以同时获取掺杂元素的掺杂量，用于后续退火处理过程中对等离子体能量和密度的调整。
进一步的，在对半导体材料进行掺杂之后，将掺杂后的半导体材料放入反应腔，调节微波输入功率以及气体压强，利用微波能量耦合反应腔中的反应气体，产生等离子体，并基于等离子体对掺杂后的半导体进行退火处理。
在具体实施过程中，对掺杂后的半导体进行退火可以通过以下步骤实现：将微波输入功率调节至位于第一功率范围内的第一功率，以及将气体压强调节位于第一压强范围内的第一压强，激发反应气体产生等离子体；基于掺杂元素的掺杂量，将微波输入功率在第二功率范围内调节，以及将气体压强在第二压强范围内调节，以调整等离子体的密度和能量，对掺杂后的半导体材料进行退火处理，其中，第二功率范围的最小值大于第一功率范围的最小值，且第二功率范围的最大值大于第一功率范围的最大值，第二压强范围的最小值大于第一压强范围的最小值，且第二压强范围的最大值大于第一压强范围的最大值。
具体来讲，第一功率范围、第一压强范围可以根据即需要进行设定，本说明书实施例中以第一功率范围为300～1000W，第一压强范围为200Pa～1kPa为例。在对半导体材料进行掺杂处理后，将半导体材料置于反应腔内，在进行退火处理前，可以将反应腔进行抽真空处理，然后通入反应气体，控制反应腔体的第一压强位于第一压强范围内，如将压强调节至0.5kPa，停止通气。调节微波输入功率至第一功率范围内的第一功率，如调节至500W，激发反应气体起辉，产生等离子体。
进一步的，由于不同的掺杂剂量，退火需要的等离子体的密度和能量也可能不同，因此，本说明书实施例中，在对半导体材料进行元素掺杂时，可以记录掺杂元素的掺杂量，根据掺杂量的不同来调整微波的输入功率以及气体压强。若掺杂量较大，退火需要的等离子体能量和密度也较大；若掺杂量较小，退火需要的等离子体能量和密度也较小。
第二功率范围和第二压强范围也可以根据需要来进行设定，本说明书是实施例中，第二功率范围的最小值大于第一功率范围的最小值，且第二功率范围的最大值大于第一功率范围的最大值，第二压强范围的最小值大于第一压强范围的最小值，且第二压强范围的最大值大于第一压强范围的最大值。例如，第一功率范围为300～1000W，第一压强范围为200Pa～1kPa的例子，第二功率范围为500～2000W，第二压强范围为500Pa～10kPa。
在对等离子体的密度和能量进行调节时，可以通过以下方式实现：在第二功率范围内增加微波输入功率，以及在第二压强范围内增加气体压强，以增加等离子体的密度和能量；和/或在第二功率范围内降低微波输入功率，以及在第二压强范围内降低气体压强，以降低等离子体的密度和能量。
本说明书实施例中，对掺杂后的半导体进行退火，采用的反应气体可以是活性气体(如氧气)、也可以是惰性气体(如氮气、稀有气体)，还可以是活性气体和惰性气体的混合物。反应气体可以根据覆盖层的材料类型来进行确定，具体的，在覆盖层材料为石墨时，反应气体为惰性气体；在覆盖层材料为氧化硅时，反应气体为活性气体和/或惰性气体。换言之，惰性气体可以对任意覆盖层材料的半导体材料进行退火处理，而在反应气体为活性气体时，为了防止覆盖层与活性气体发生反应失去保护作用，需要使用不会与活性气体发生反应的材料作为覆盖层，如石墨。
对于不同的反应气体，其进行退火处理的过程也不同。具体来讲，在反应气体为惰性气体时，将惰性气体产生的等离子体的热传递给掺杂后的半导体材料，对掺杂后的半导体材料进行退火处理。在反应气体为活性气体时，活性气体产生的等离子体进入到所述掺杂后的半导体材料中，与半导体材料发生反应，使半导体材料内部的被替位原子离开晶格点，以对掺杂后的半导体材料进行退火处理。
本说明书实施例中，在反应气体为惰性气体时，激发惰性气体产生等离子体，其中，等离子体将自身的热量通过热传递作用到掺杂后的半导体材料上，以实现对半导体材料进行退火。在反应气体为活性气体时，激发活性气体产生等离子体，活性气体激发产生的等离子体进入到半导体材料内部，与半导体材料发生反应，使被替位原子离开晶格点，从而使掺杂元素，如掺杂原子更容易到达晶格位置，实现退火的目的。
进一步的，在完成退火过程后，对半导体材料上的覆盖层进行去除，如通过刻蚀液进行刻蚀。刻蚀液的选择可以根据实际需要进行选择，这里不做限定。
另外，在惰性气体(如氮气)等离子体气氛下，由于等离子体升温和降温迅速，能够达到300℃/s，可以实现高温快速退火，从工艺上实现了对现有退火方法的改进。在采用活性气体(如氧气)等离子体进行退火时，能够实现“低温”的要求，如Si或GaN，退火温度要求小于700℃，SiC退火温度要求小于1500℃，从而避开了高温对衬底的损伤。可见，通过采用不同的等离子体记性退火，从应用上满足当前工业界“低温”或“高温快速”的要求，有效解决了高温长时间退火的问题，避免了高温造成的损伤，例如氮化硅层在高温下会出现开裂情况，或掺杂元素在高温下会进一步扩散等。
为了更好的理解本说明书实施例提供的半导体材料掺杂后退火的方法，下面以半导体材料为碳化硅样品，在进行常温氯离子注入后的退火过程为例来进行说明。具体步骤如下：
对碳化硅样品进行热氧化，得到约50nm的二氧化硅覆盖层；
对带有覆盖层的碳化硅样品进行常温铝离子注入，实现碳化硅材料的掺杂；
将掺杂后的碳化硅样品放置在反应腔中，并对反应腔抽真空，使真空气压达到0.5～0.8Pa，准备对反应腔中的氧气进行激发起辉，并利用激发产生的等离子体退火已掺杂铝离子的碳化硅；
通入氧气直到气压压强为0.5kPa，停止通气，将微波等离子体发生器的微波输入功率设定为500W，微波激发氧气起辉，形成氧等离子体；
在500～2000W的功率范围内调节微波输入功率，以及在500Pa～10kPa的压强范围内调节反应气体压强，从而改变氧等离子体的能量和密度。利用氧等离子体对已注铝碳化硅进行退火，退火处理结束后，关闭微波功率，停止通入氧气。
对已经退火的碳化硅样品在BOE溶液(HF:NH4＝1:7)中去除二氧化硅的覆盖保护层。
进一步的，为了验证通过上述方法是否实现了铝离子的退火，可以利用退火后的半导体材料制备半导体器件来验证。例如，在上述去除覆盖成的碳化硅样品上进行经过光刻图像化后，溅射Ni和蒸发Ti/Al接触电极，并进行电极的欧姆合金，以制备二极管，具体的二极管结构如图2所示。
对该器件进行电流电压测试，测试结果如图3所示。如图3所示，已经实现退火的器件结构测试会表现为欧姆接触，如图3中的已退火曲线所示；未经退火的器件结构测试会表现为带有阻挡层的金半接触结，如图3中的未退火曲线所示。
为了验证是否这种退火来自于传统的热作用，对上述碳化硅样品的退火温度进行测试，如图4所示，碳化硅样品在采用本说明书实施例提供的等离子体进行退火时，温度几乎维持在1000℃左右，而采用传统退火方式进行碳化硅样片退火时，温度要达到1500℃以上，因此，单纯的依靠上述温度(1000℃左右)无法实现传统的热能退火，故这种退火并不是来自于传统的热作用。
综上所述，本说明书实施例提供了一种不同于传统热退火的全新的退火方式，利用微波激发反应气体产生等离子体，通过等离子体对掺杂后的半导体材料进行退火，突破了常规的热退火方式，采用等离子体提供能量与半导体材料发生反应，实现退火。
在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种半导体材料掺杂后退火的方法，其特征在于，所述方法包括：
提供半导体材料；
在所述半导体材料上形成覆盖层；
对形成有所述覆盖层的半导体材料进行掺杂；
将掺杂后的半导体材料放入反应腔，调节微波输入功率以及气体压强，以激发所述反应腔中的反应气体产生等离子体，并基于所述等离子体对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理；
在所述退火处理后，去除所述覆盖层。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述覆盖层材料为石墨或氧化硅。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述反应气体为活性气体和/或惰性气体。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节微波输入功率以及气体压强，以激发所述反应腔中的反应气体产生等离子体，并基于所述等离子体对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理，包括：
将所述微波输入功率调节至位于第一功率范围内的第一功率，以及将所述气体压强调节位于第一压强范围内的第一压强，激发所述反应气体产生所述等离子体；
基于掺杂元素的掺杂量，将所述微波输入功率在第二功率范围内调节，以及将所述气体压强在第二压强范围内调节，以调整所述等离子体的密度和能量，对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理，其中，所述第二功率范围的最小值大于所述第一功率范围的最小值，且所述第二功率范围的最大值大于所述第一功率范围的最大值，所述第二压强范围的最小值大于所述第一压强范围的最小值，且所述第二压强范围的最大值大于所述第一压强范围的最大值。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将所述微波输入功率在第二功率范围内调节，以及将所述气体压强在第二压强范围内调节，以调整所述等离子体的密度和能量，包括：
在所述第二功率范围内增加所述微波输入功率，以及在所述第二压强范围内增加所述气体压强，以增加所述等离子体的密度和能量；和/或
在所述第二功率范围内降低所述微波输入功率，以及在所述第二压强范围内降低所述气体压强，以降低所述等离子体的密度和能量。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述覆盖层材料为石墨时，所述反应气体为惰性气体；在所述覆盖层材料为氧化硅时，所述反应气体为活性气体和/或惰性气体。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述反应气体为所述惰性气体时，所述基于所述等离子体对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理，包括：
将所述惰性气体产生的等离子体的热传递给所述掺杂后的半导体材料，对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在所述反应气体为所述活性气体时，所述基于所述等离子体对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理，包括：
所述活性气体产生的等离子体进入到所述掺杂后的半导体材料中，与所述半导体材料发生反应，使所述半导体材料内部的被替位原子离开晶格点，以对所述掺杂后的半导体材料进行退火处理。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体材料为碳化硅、硅或氮化镓。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对形成有所述覆盖层的半导体材料进行掺杂的掺杂元素为铝、硼、氮、磷、镁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011072990.1A CN114334644A (zh) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | 一种半导体材料掺杂后退火的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202011072990.1A CN114334644A (zh) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | 一种半导体材料掺杂后退火的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114334644A true CN114334644A (zh) | 2022-04-12 |
Family
ID=81032197
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202011072990.1A Pending CN114334644A (zh) | 2020-10-09 | 2020-10-09 | 一种半导体材料掺杂后退火的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114334644A (zh) |
-
2020
- 2020-10-09 CN CN202011072990.1A patent/CN114334644A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI721033B (zh) | 對基底進行摻雜與對半導體裝置進行摻雜的方法以及對基底進行摻雜的系統 | |
| JP3184320B2 (ja) | ダイヤモンド電界効果トランジスタ | |
| KR20190101414A (ko) | 고유 게터링 및 게이트 산화물 무결성 수율을 갖도록 규소 웨이퍼들을 처리하는 방법 | |
| KR20120041165A (ko) | 계면 근방에 있어서의 결함 밀도가 낮은 ｓｏｓ 기판 | |
| JP2010021525A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| CN111668088A (zh) | 一种碳化硅衬底的处理方法 | |
| CN113990750A (zh) | 一种碳化硅衬底的处理方法 | |
| JP2004363326A (ja) | 炭化珪素半導体素子の製造方法 | |
| Cho et al. | Fabrication of 50-nm gate SOI n-MOSFETs using novel plasma-doping technique | |
| CN114334644A (zh) | 一种半导体材料掺杂后退火的方法 | |
| KR102037589B1 (ko) | 표면 조도가 개선된 반도체 구조체 및 이의 제조 방법 | |
| KR102129190B1 (ko) | 에피택셜 웨이퍼의 제조 방법 및 에피택셜 웨이퍼 | |
| JP6303321B2 (ja) | 貼り合わせウェーハの製造方法および貼り合わせウェーハ | |
| CN111902911A (zh) | 半导体外延晶片的制造方法以及半导体器件的制造方法 | |
| CN112885716B (zh) | 半导体结构的形成方法 | |
| JP3578345B2 (ja) | 半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
| JP4267810B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| JP2016520996A (ja) | シリコンウェーハーのドーピング方法 | |
| WO2024202590A1 (ja) | 半導体基板の製造方法、半導体基板、及び半導体装置 | |
| WO2024180627A1 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2011199277A (ja) | 表面処理方法及び太陽電池セルの製造方法 | |
| CN117476543A (zh) | 碳化硅半导体结构及其制备方法、碳化硅半导体器件 | |
| JP6853621B2 (ja) | 炭化珪素半導体装置の製造方法 | |
| JP2022064306A (ja) | 窒化物半導体装置および窒化物半導体装置の製造方法 | |
| CN111341651A (zh) | 晶体管外延层制作方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |