一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件越來越多的應(yīng)用到人們的工作以及日常生 活當(dāng)中，為人們的工作以及日常生活帶來了巨大的便利。
[0003] 在制作半導(dǎo)體器件的過程中，需要對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)的摻雜。 在采用離子注入進(jìn)行雜質(zhì)摻雜時(shí)，經(jīng)過離子注入的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)需要通過退火，激活注入的 雜質(zhì)離子，使注入的雜質(zhì)離子替位到晶格格點(diǎn)，完成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜。
[0004] 然而，在對(duì)同一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行P型和N型兩種類型的雜質(zhì)摻雜時(shí)，由于不同材質(zhì) 對(duì)應(yīng)的激活溫度不同，如果針對(duì)雜質(zhì)材質(zhì)分別進(jìn)行多次退火，會(huì)對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面形貌造 成很大的損傷，如果僅針對(duì)其中某一雜質(zhì)的激活溫度進(jìn)行退火，則無法保證另一雜質(zhì)的激 活率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜方法，在進(jìn)行P型和N型 兩種類型的雜質(zhì)摻雜時(shí)，既能夠保證兩種雜質(zhì)的高激活率，同時(shí)，對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形貌 損傷很小。技術(shù)方案如下：
[0006] -種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜方法，其特征在于，包括：
[0007] 對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入和N型雜質(zhì)離子注入；
[0008] 對(duì)離子注入后的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火；
[0009] 其中，所述退火過程包括：
[0010] 升溫至第一激活溫度，在所述第一激活溫度保持第一預(yù)設(shè)時(shí)間；
[0011] 從所述第一激活溫度升溫至第二激活溫度，在所述第二激活溫度保持第二預(yù)設(shè)時(shí) 間；
[0012] 降溫，完成退火。
[0013] 優(yōu)選的，當(dāng)所述P型雜質(zhì)的激活溫度小于所述N型雜質(zhì)的激活溫度時(shí)，所述第一溫 度為所述P型雜質(zhì)的激活溫度，所述第二溫度為所述N型雜質(zhì)的激活溫度。
[0014] 優(yōu)選的，當(dāng)所述P型雜質(zhì)的激活溫度大于所述N型雜質(zhì)的激活溫度時(shí)，所述第一溫 度為所述N型雜質(zhì)的激活溫度，所述第二溫度為所述P型雜質(zhì)的激活溫度。
[0015] 優(yōu)選的，在所述P型雜質(zhì)離子注入和N型雜質(zhì)離子注入后，對(duì)所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行 退火前，還包括：
[0016] 在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上濺射形成碳膜。
[0017] 優(yōu)選的，所述濺射的溫度為20°C~500°C。
[0018] 優(yōu)選的，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)為碳化硅半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
[0019] 優(yōu)選的，所述P型雜質(zhì)為鋁，N型雜質(zhì)為氮。
[0020] 優(yōu)選的，所述第一激活溫度為1500°C~1650°C，所述第二激活溫度為1700°C~ 1900 0C ；
[0021] 優(yōu)選的，所述第一時(shí)間為3min~60min，第二時(shí)間為3min~30min。
[0022] 優(yōu)選的，所述升溫至第一激活溫度前，還包括：
[0023] 通入保護(hù)氣體，所述保護(hù)氣體為惰性氣體。
[0024] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0025] 本發(fā)明中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜方法，在進(jìn)行退火時(shí)，首先升溫至第一激活溫度，激 活其中一種雜質(zhì)，接著，從第一激活溫度再次升溫至第二激活溫度，激活另一種雜質(zhì)，從而 能夠保證兩種雜質(zhì)的高激活率。由于僅使用一次退火工藝，因而對(duì)所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面 形貌損傷很小。
[0026] 此外，采用低溫濺射工藝在退火前形成碳膜，能夠保護(hù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形貌，進(jìn) 一步避免退火過程對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形貌的損傷。
【附圖說明】
[0027] 為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使 用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其 他的附圖。
[0028] 圖1~3是現(xiàn)有技術(shù)3種摻雜工藝過程示意圖；
[0029] 圖4是本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的退火方法流程示意圖；
[0030]圖5是本發(fā)明實(shí)施例一的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜方法流程示意圖；
[0031] 圖6是本發(fā)明實(shí)施例一的摻雜工藝過程示意圖；
[0032] 圖7是本發(fā)明實(shí)施例二退火前的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)圖；
[0033] 圖8是本發(fā)明實(shí)施例二的溫度變化曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0035] 如【背景技術(shù)】所述，在對(duì)同一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行P型和N型兩種類型的雜質(zhì)摻雜時(shí)，由 于不同材質(zhì)對(duì)應(yīng)的激活溫度不同，如果針對(duì)雜質(zhì)材質(zhì)分別進(jìn)行多次退火，會(huì)對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 表面形貌造成損傷，如果僅針對(duì)其中某一雜質(zhì)的激活溫度進(jìn)行退火，則無法保證另一雜質(zhì) 的激活率。
[0036] 例如，采用離子注入在碳化硅（SiC)材料中形成選擇性摻雜的工藝方法中，碳化 硅N型注入雜質(zhì)（以氮N為例）達(dá)到高激活率的退火溫度約為1500°C，而P型注入雜質(zhì)（以 鋁Al為例）達(dá)到高激活率的退火溫度約為1800°C。
[0037] 目前普遍做法是，在SiC基底完成P型離子注入和N型離子注入，在退火過程 中，一次升溫至1500°C~1700°C范圍內(nèi)以同時(shí)激活兩種雜質(zhì)，或者，一次升溫至1700°C~ 1900°C范圍內(nèi)以同時(shí)激活兩種雜質(zhì)。
[0038] 如圖1和圖2為上述兩種方法的圖示，其中，圖Ia示出了形成的P型離子注入?yún)^(qū) 101，圖Ib示出了形成的N型離子注入?yún)^(qū)102,圖Ic示出了退火溫度為1500°C~1700°C的 溫度變化曲線圖。圖2a示出了形成的P型離子注入?yún)^(qū)101，圖2b示出了形成的N型離子注 入?yún)^(qū)102,圖2c示出了退火溫度為1700°C~1900°C的溫度變化曲線圖。
[0039] 這兩種方法中，退火溫度為1500°C~1700°C時(shí)，由于該溫度沒有達(dá)到P型注入雜 質(zhì)的激活溫度，因而不能得到P型注入雜質(zhì)的高激活率；而退火溫度為1700°C~1900°C時(shí)， 雖然可以得到P型注入雜質(zhì)的高激活率，但升溫過程中溫度在1500°C~1700°C的時(shí)間短， 使得N型注入雜質(zhì)激活率低，并且，在升至1700°C~1900°C后，未激活的N型注入雜質(zhì)會(huì)形 成擴(kuò)散，導(dǎo)致N型雜質(zhì)濃度分布不可控。
[0040] 另一種做法是進(jìn)行兩次高溫退火。如圖3所示，即先進(jìn)行P型離子注入，形成P型 離子注入?yún)^(qū)101 (如圖3a)，之后進(jìn)行第一次高溫退火（如圖3b)，溫度在1700°C~1900°C 范圍內(nèi)，隨后進(jìn)行N型離子注入，形成P型離子注入?yún)^(qū)101 (如圖3c)，進(jìn)行第二次高溫退火 (如圖3d)，溫度在1500°C~1700°C范圍內(nèi)。
[0041] 這種方法雖然可以得到P型注入雜質(zhì)和N型注入雜質(zhì)的高激活率，且不會(huì)造成圖2 方法中的N型注入雜質(zhì)的擴(kuò)散，但是工藝時(shí)間長(zhǎng)，且多次退火會(huì)在碳化硅表面形成非晶層， 嚴(yán)重?fù)p傷半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形貌。
[0042] 有鑒于此，本發(fā)明提出一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜方法，包括：
[0043] 步驟Sl:對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入和N型雜質(zhì)離子注入；
[0044] 具體的，P型雜質(zhì)離子注入和N型雜質(zhì)離子注入的先后順序可以根據(jù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 的需要進(jìn)行，并且，P型雜質(zhì)離子注入和N型雜質(zhì)離子注入的次數(shù)也可以根據(jù)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的 需要進(jìn)行，即，所述次數(shù)可以為一次，也可以為多次。
[0045] 步驟S2 :對(duì)離子注入后的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行退火；
[0046] 其中，請(qǐng)參考圖4所示的本發(fā)明的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的退火方法流程示意圖，所述退火 過程包括：
[0047] 步驟S21 :升溫至第一激活溫度，在所述第一激活溫度保持第一預(yù)設(shè)時(shí)間；
[0048] 具體的，由于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中同時(shí)具有P型雜質(zhì)和N型雜質(zhì)，兩種雜質(zhì)對(duì)應(yīng)兩種不同 的激活溫度，此時(shí)的第一激活溫度為兩種不同的激活溫度中較低的激活溫度。
[0049] 并且，在所述第一激活溫度保持的第一預(yù)設(shè)時(shí)間，為對(duì)應(yīng)第一激活溫度的雜質(zhì)能 夠完全激活的時(shí)間。
[0050] 步驟S22 :從所述第一激活溫度升溫至第二激活溫度，在所述第二激活溫度保持 第二預(yù)設(shè)時(shí)間；
[0051] 具體的，所述第二激活溫度對(duì)應(yīng)兩種不同的激活溫度中較高的激活溫度。
[0052] 并且，在所述第二激活溫度保持的第二預(yù)設(shè)時(shí)間，為對(duì)應(yīng)第二激活溫度的雜質(zhì)能 夠完全激活的時(shí)間。
[0053] 步驟S23:降溫，完成退火。
[0054]本發(fā)明中的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜方法，在進(jìn)行退火時(shí)，首先升溫至第一激活溫度，激 活其中一種雜質(zhì)，接著，從第一激活溫度再次升溫至第二激活溫度，激活另一種雜質(zhì)，從而 能夠保證兩種雜質(zhì)的高激活率。由于僅使用一次退火工藝，因而不會(huì)損傷所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu) 的表面形貌。
[0055] 以上是本發(fā)明的中心思想，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例 中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例， 而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞 動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0056] 實(shí)施例一
[0057] 本實(shí)施例提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的摻雜方法，請(qǐng)參考圖5所示的本實(shí)施例半導(dǎo)體結(jié) 構(gòu)的摻雜方法流程示意圖，包括：
[0058] 步驟SlOl :對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入和N型雜質(zhì)離子注入；
[0059] 具體的，如圖6所示，在本實(shí)施例中，對(duì)所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入和N 型雜質(zhì)離子注入的次數(shù)均為1次，進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入和N型雜質(zhì)離子注入的順序?yàn)橄?進(jìn)行P型雜質(zhì)離子注入，如圖6a所示，形成P型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)201，之后，進(jìn)行N型雜質(zhì)離子注 入，如圖6b所示，形成N型雜質(zhì)注入?yún)^(qū)202。
[0060] 步驟S102 :在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上濺射形成碳膜；
[0061] 具體的，如圖6c所示，通過低溫濺射，在所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上形成碳膜203。在 本實(shí)施例中，所述濺射的溫度為20 °C~500 °C。
[0062] 在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)表面上，通過濺射形成碳膜，可以在后續(xù)的退火過程中，保護(hù)所述半 導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形貌，進(jìn)一步避免退火過程對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的表面形貌的損傷。
[0063] 由于在進(jìn)