半导体结构及其形成方法与流程

本公开实施例涉及半导体，特别涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术：

1、在半导体的制备工艺中，介质层通常用于实现电性隔离，介质层的性能会对半导体结构的电学特性和可靠性产生影响。并且，随着半导体结构的关键尺寸持续微缩，所需的介质层厚度也越来越薄。

2、目前，通过传统方法生长较薄的介质层具有一定的难度。并且介质层的厚度会随着介质层在硅片上的位置不同而发生改变，介质层与其他膜层的接触界面也可能形成一定程度的缺陷。以栅氧化层为例，厚度均一性较差或者具有缺陷的栅氧化层会影响半导体器件的阈值电压，进而降低半导体结构的性能。因此形成厚度可控膜质较优的介质层是亟需解决的问题。

技术实现思路

1、本公开实施例提供一种半导体结构及其形成方法，至少有利于提高介质层厚度的可控性以及提高介质层的质量。

2、本公开实施例一方面提供一种半导体结构，包括：基底和位于基底上方的介质层；介质层包括第一介质层和第二介质层，第二介质层位于基底的表面，第一介质层位于第二介质层的表面；其中，第一介质层和第二介质层采用不同的氧化处理工艺制备。

3、在一些实施例中，第一介质层包括氮化层，第二介质层包括氧化层。

4、在一些实施例中，制备第一介质层采用的气体包括n2o和第一载气；制备第二介质层采用的气体包括o2和第二载气；第一载气和第二载气均包括h2。

5、本公开实施例另一方面还提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底；对部分基底进行第一氧化处理，形成第一介质层；对第一介质层正下方的部分基底进行第二氧化处理，以形成第二介质层，第一介质层和第二介质层构成位于基底上方的介质层；其中，第一氧化处理对基底材料的氧化速率小于第二氧化处理对基底材料的氧化速率。

6、在一些实施例中，第一氧化处理采用的气体包括n2o和第一载气。

7、在一些实施例中，第一氧化处理中，n2o的气体流量为10slm～30slm。

8、在一些实施例中，第一氧化处理的工艺温度为900℃～1150℃。

9、在一些实施例中，第一氧化处理的工艺时长为10s～120s。

10、在一些实施例中，第一氧化处理的工艺时长大于第二氧化处理的工艺时长。

11、在一些实施例中，第二氧化处理采用的气体包括o2和第二载气。

12、在一些实施例中，第二氧化处理中，o2流量为10slm～30slm。

13、在一些实施例中，第一载气包括h2，第二载气包括h2。

14、在一些实施例中，第一载气的气体流量为2slm～15slm；第二载气的气体流量为0.15slm～10slm。

15、在一些实施例中，第二载气的气体流量小于第一载气的气体流量。

16、在一些实施例中，第二氧化处理的工艺温度为800℃～1100℃。

17、在一些实施例中，第二氧化处理的工艺时长为5s～80s。

18、在一些实施例中，第二氧化处理的工艺温度低于第一氧化处理的工艺温度。

19、在一些实施例中，第一介质层的厚度为10a～20a。

20、在一些实施例中，在形成第二介质层后，还包括：对介质层进行氮化处理。

21、在一些实施例中，在反应腔室内进行氮化处理，氮化处理的工艺参数包括：向反应腔室内提供n2，n2的气体流量为50slm～400slm，反应腔室内的温度为700℃～1150℃，反应腔室内的压强为10mtor～100mtor，射频功率为1500w～2500w，工艺时长为30s～300s。

22、本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：

23、本公开实施例通过对基底进行速率较缓的第一氧化处理，形成厚度较薄的第一介质层；在第一介质层的阻挡下进行第二氧化处理，以降低第二氧化处理对基底材料的氧化速率，在基底与第一介质层之间的基底上形成厚度较薄的第二介质层。由于第一氧化处理与第二氧化处理对基底的氧化速率较慢，形成的第一介质层和第二介质层厚度可控的同时也具有较优的厚度均一性，并且第二介质层与基底之间的界面态具有较少的悬挂键，避免了悬挂键吸附杂质离子导致的界面态缺陷。综上所述，本公开实施例提供的半导体结构的形成方法有利于形成厚度可控，膜质更优的介质层，进而有利于缩小半导体结构的尺寸、提升半导体结构的可靠性以及改善半导体结构的电学性能。

技术特征：

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述半导体结构，其特征在于，所述第一介质层包括氮化层，所述第二介质层包括氧化层。

3.如权利要求1所述半导体结构，其特征在于，制备所述第一介质层采用的气体包括n2o和第一载气；制备所述第二介质层采用的气体包括o2和第二载气；所述第一载气和所述第二载气均包括h2。

4.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

5.如权利要求4所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一氧化处理采用的气体包括n2o和第一载气。

6.如权利要求5所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一氧化处理中，所述n2o的气体流量为10slm～30slm。

7.如权利要求5所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一氧化处理的工艺温度为900℃～1150℃。

8.如权利要求7所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一氧化处理的工艺时长为10s～120s。

9.如权利要求4所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一氧化处理的工艺时长大于所述第二氧化处理的工艺时长。

10.如权利要求5所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二氧化处理采用的气体包括o2和第二载气。

11.如权利要求10所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二氧化处理中，所述o2流量为10slm～30slm。

12.如权利要求10所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一载气包括h2，所述第二载气包括h2。

13.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一载气的气体流量为2slm～15slm；所述第二载气的气体流量为0.15slm～10slm。

14.如权利要求12所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二载气的气体流量小于所述第一载气的气体流量。

15.如权利要求10所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二氧化处理的工艺温度为800℃～1100℃。

16.如权利要求15所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二氧化处理的工艺时长为5s～80s。

17.如权利要求4所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二氧化处理的工艺温度低于所述第一氧化处理的工艺温度。

18.如权利要求4所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一介质层的厚度为10a～20a。

19.如权利要求4所述半导体结构的形成方法，其特征在于，在形成所述第二介质层后，还包括：对所述介质层进行氮化处理。

20.如权利要求19所述半导体结构的形成方法，其特征在于，在反应腔室内进行所述氮化处理，所述氮化处理的工艺参数包括：向反应腔室内提供n2，所述n2的气体流量为50slm～400slm，所述反应腔室内的温度为700℃～1150℃，所述反应腔室内的压强为10mtor～100mtor，射频功率为1500w～2500w，工艺时长为30s～300s。

技术总结
本公开实施例涉及半导体技术领域，提供一种半导体结构及其形成方法，形成方法包括：提供基底；对部分所述基底进行第一氧化处理，形成第一介质层；对所述第一介质层正下方的部分所述基底进行第二氧化处理，以形成第二介质层，所述第一介质层和所述第二介质层构成位于所述基底上方的介质层；其中，所述第一氧化处理对所述基底材料的氧化速率小于所述第二氧化处理对所述基底材料的氧化速率。本公开实施例至少有利于提高介质层厚度的可控性以及提高介质层的质量。

技术研发人员：罗清,晏陶燕
受保护的技术使用者：长鑫存储技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15