三维半导体器件的掺杂方法技术

本申请公开了一种三维半导体器件的掺杂方法，包括：对衬底进行表面处理，使衬底表面具有亲水性，衬底上形成有栅极，栅极两侧形成有三维纳米结构；将形成有三维纳米结构的衬底置入包含掺杂离子的溶液中；在衬底的两侧对衬底施加电场，电场的方向与衬底的厚度所在方向不平行；对衬底进行热处理；清洗衬底。本申请通过对表面形成有三维纳米结构的衬底进行表面处理，使其表面具有亲水性后，将其置入包含掺杂离子的溶液中，并在其两侧施加电场，利用毛细效应使溶液进入三维纳米结构之间的极小的间隙中，利用掺杂离子带电的特性以及电场的作用，将掺杂离子推入间隙中，从而实现了将掺杂离子均匀地渗透至间隙中，提高了器件的可靠性和良率。和良率。和良率。

【技术实现步骤摘要】
三维半导体器件的掺杂方法


[0001]本申请涉及半导体制造
，具体涉及一种三维半导体器件的掺杂方法。

技术介绍

[0002]在半导体制造工业中，在衬底中进行掺杂是最为重要的工序之一。当半导体器件的结构由平面进入到三维时，如何对三维结构而且尺寸通常为纳米级的半导体器件进行均匀的掺杂是一个亟待解决的问题。
[0003]相关技术中，对三维半导体器件进行掺杂采用的是离子注入的方式，然而，由于集成有三维半导体器件的晶圆上通常形成有纳米条(nano sheet)和/或纳米线(nano wire)等三维纳米结构，这些三维纳米结构之间的间隙较小(100纳米以下，通常为5纳米至20纳米)，因此在间隙中难以形成等离子体；同时，由于离子注入的偏置电压通常是垂直方向，由于三维纳米结构之间的间隙较小，因此杂质难以渗透至内部区域的间隙中，从而导致掺杂不均匀，降低了器件的可靠性和良率。

技术实现思路

[0004]本申请提供了一种三维半导体器件的掺杂方法，可以解决相关技术中通过离子注入的方式对三维半导体器件进行掺杂所导致的掺杂不均匀的问题。
[0005]一方面，本申请实施例提供了一种三维半导体器件的掺杂方法，其特征在于，包括：
[0006]对衬底进行表面处理，使所述衬底表面具有亲水性，所述衬底上形成有栅极，所述栅极两侧形成有三维纳米结构，所述三维纳米结构之间的间隙小于100纳米；
[0007]将所述形成有三维纳米结构的衬底置入包含掺杂离子的溶液中；
[0008]在所述衬底的两侧对所述衬底施加电场，所述电场的方向与所述衬底的厚度所在方向不平行；
[0009]对所述衬底进行热处理；
[0010]清洗所述衬底。
[0011]可选的，所述在所述衬底的两侧对所述衬底施加电场，包括：
[0012]通过间歇式施加电场的方式对所述衬底施加所述电场。
[0013]可选的，当所述掺杂离子为负电荷时，所述电场两侧的电压为负电压。
[0014]可选的，当所述掺杂离子为正电荷时，所述电场两侧的电压为正电压。
[0015]可选的，所述三维纳米结构包括三维纳米线和/或三维纳米条。
[0016]可选的，所述掺杂离子包括磷元素或硼元素。
[0017]可选的，所述半导体器件为场效应管。
[0018]本申请技术方案，至少包括如下优点：
[0019]通过对表面形成有三维纳米结构的衬底进行表面处理，使其表面具有亲水性后，将其置入包含掺杂离子的溶液中，并在其两侧施加电场，利用毛细效应使溶液进入间隙中，
利用掺杂离子带电的特性以及电场的作用，将掺杂离子推入间隙中，进而通过热处理使表面吸附的掺杂离子进入掺杂表面层中，从而实现了将掺杂离子均匀地渗透至三维纳米结构之间的极小的间隙中，提高了器件的可靠性和良率。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，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。
[0021]图1是本申请一个示例性实施例提供的三维半导体器件的掺杂方法的流程图；
[0022]图2是本申请一个示例性实施例提供的形成有三维纳米结构的衬底的剖面示意图；
[0023]图3是本申请一个示例性实施例提供的三维半导体器件的掺杂方法中，将衬底置入包含掺杂离子的溶液中的示意图；
[0024]图4是本申请一个示例性实施例提供的三维半导体器件的掺杂方法中，掺杂离子在毛细效应和电场的作用下进入间隙的示意图。
具体实施方式
[0025]下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
[0026]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0027]在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0028]此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
[0029]参考图1，其示出了本申请一个示例性实施例提供的三维半导体器件的掺杂方法的流程图，该三维半导体器件可以是三维场效应管，该方法包括：
[0030]步骤S1，对衬底进行表面处理，使衬底表面具有亲水性，衬底上形成有栅极，栅极两侧形成有三维纳米结构，三维纳米结构之间的间隙小于100纳米。
[0031]示例性的，可对衬底进行亲水处理，使其表面具有亲水性，从而在后续的掺杂步骤
中，对包含掺杂离子的溶液能够有更好的亲和性，促进掺杂离子扩散和渗透。
[0032]本申请实施例中，三维纳米结构包括三维纳米线和/或三维纳米条。其中，三维纳米线是横截面为圆形或椭圆形的三维纳米结构，三维纳米条是横截面为正方形或矩形的三维纳米结构。
[0033]参考图2，其示出了本申请一个示例性实施例提供的形成有三维纳米结构的衬底的剖面示意图。如图2所示，本申请实施例中，三维半导体器件的栅极120从俯视角度观察为矩形，以将该矩形的长所在的方向定义为Y轴，将该矩形的宽所在的方向定义为X轴，X轴和Y轴构成的平面与衬底110的表面所在的平面平行，将衬底110的厚度所在的方向定义为Z轴，进行说明。
[0034]如图2所示，衬底110上形成有栅极120，栅极120两侧形成有三维纳米结构100，三维纳米结构100之间存在间隙，该间隙小于100纳米。
[0035]步骤S2，将形成有三维纳米结构的衬底置入包含掺杂离子的溶液中。
[0036]将衬底置入包含掺杂离子的溶液中，可利用毛细效应使溶液进入间隙中。
[0037]步骤S3，在衬底的两侧对衬底施加电场，电场的方向与衬底的厚度所在方向不平行。
[0038]参考图3，其示出了本申请一个示例性实施例中将衬底置入包含掺杂离子的溶液中的示意图。如图3所示，衬底110放置于包本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维半导体器件的掺杂方法，其特征在于，包括：对衬底进行表面处理，使所述衬底表面具有亲水性，所述衬底上形成有栅极，所述栅极两侧形成有三维纳米结构，所述三维纳米结构之间的间隙小于100纳米；将所述形成有三维纳米结构的衬底置入包含掺杂离子的溶液中；在所述衬底的两侧对所述衬底施加电场，所述电场的方向与所述衬底的厚度所在方向不平行；对所述衬底进行热处理；清洗所述衬底。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述衬底的两侧对所述衬底施加电场，包括：通过间歇式施加电场...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘俊，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：