[发明专利]衬底表面钝化方法和半导体结构形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种衬底表面钝化方法和半导体结构形成方法。

背景技术

由于III-V族锑化物半导体材料自身的氧化层不稳定，不能直接采用自身的自然氧化层作为栅介质，而需要淀积其他介质层，如二氧化铪、三氧化二铝等。但是，直接淀积的介质层与衬底之间的界面特性很差，存在很大的界面态，影响后续制备的半导体器件的性能，如较大的栅漏电、较低的器件载流子迁移率等。因此，在淀积介质层之前，需要采用表面钝化工艺，对衬底表面进行钝化，改善其表面特性。传统上，通常采用碱性的硫化铵溶液对衬底表面进行硫钝化。但是，这种方法不能有效阻止衬底表面氧化，钝化后的衬底表面仍然存在一定的表面氧化层。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的技术选择。

为此，本发明的一个目的在于提出一种钝化效果好的衬底表面钝化方法。

本发明的另一个目的在于提出一种界面钝化效果好的半导体结构形成方法。

根据本发明第一方面实施例的衬底表面钝化方法，可以包括以下步骤：A.提供衬底，所述衬底顶部表面为III-V族锑化物半导体材料；B.将所述衬底的顶部表面浸入中性或酸性的含硫离子溶液中。

根据本发明实施例的衬底表面钝化方法，可以有效去除衬底表面原有的氧化层并且进行钝化保护，当衬底上进一步淀积介质层后，有利于改善衬底与介质层之间的界面特性，进而改善半导体器件性能。本发明的方法具有工艺简单、简便易行的优点。

另外，本发明实施例的衬底表面钝化方法还可以具有如下附加技术特征：

在本发明一个实施例中，所述步骤A和步骤B之间还包括：对所述衬底的顶部表面进行清洗。

在本发明一个实施例中，进一步包括：在所述步骤B之后，用去离子水对所述衬底的顶部表面进行清洗。

在本发明一个实施例中，所述中性或酸性的含硫离子溶液的pH为4-7。

在本发明一个实施例中，所述中性或酸性的含硫离子溶液是通过硫化铵溶液、硫化氢溶液、硫化钠溶液中的一种或多种的组合与硫化氢溶液、稀盐酸、稀硫酸或稀氢氟酸中的一种或多种的组合混合配制得到的。

在本发明一个实施例中，所述浸入中性或酸性的含硫离子溶液的时间为1-30min。

在本发明一个实施例中，所述中性或酸性的含硫离子溶液的温度为10-50℃。

在本发明一个实施例中，所述III-V族锑化物半导体材料为GaSb、In_xGa_1-xSb、Al_yGa₁-_ySb材料，其中，0≤x,y≤1。

根据本发明第二方面实施例的半导体结构形成方法，可以包括以下步骤：X.提供经本发明公开的任一种衬底表面钝化方法处理后的衬底；Y.在所述衬底之上形成介质层；Z.在所述介质层之上形成栅金属层。

根据本发明实施例的半导体结构形成方法，衬底表面经过了钝化处理，改善了衬底与介质层之间的界面特性，进而改善半导体器件性能。本发明的方法具有工艺简单、简便易行的优点。

另外，本发明实施例的半导体结构形成方法还可以具有如下附加技术特征：

在本发明的一个实施例中，所述介质层为氧化铍、二氧化铪、二氧化钛、二氧化硅、三氧化二铝或三氧化二镧。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明实施例的半导体结构的形成方法的流程图；

图2为MOS电容的截面结构的高分辨率透射电子显微图像；

图3为GaSb表面的XPS Ga3d能谱图；

图4为GaSb表面的XPS Sb3d能谱图；

图5为MOS电容的Cg-Vg特性曲线图；和

图6为MOS结构的Jg-Vg特性曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。