半导体结构及其形成方法与流程

本公开涉及半导体，具体而言，涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术：

1、存储器因具有体积小、集成化程度高及传输速度快等优点，被广泛应用于手机、平板电脑等移动设备中。电容器作为动态随机存储器的核心部件，主要用于存储电荷。

2、电容器主要包括下电极层、介质层、上电极层及形成于上电极层表面的半导体层，在电容器制造过程中，通常需要在半导体层的成型过程中添加改性离子，然而改性离子易扩散至介质层内，导致介质层漏电，进而降低存储器的信号分别率，产品可靠性较低。

3、需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开提供一种半导体结构及其形成方法，可降低介质层的漏电风险，提高产品良率。

2、根据本公开的一个方面，提供一种半导体结构的形成方法，包括：

3、提供衬底；

4、在所述衬底的一侧形成下电极层；

5、在所述下电极层的表面形成介质层；

6、在所述介质层的表面形成上电极层；

7、在所述上电极层的表面形成半导体层，所述半导体层包括主体材料和掺杂于所述主体材料中的客体材料，所述客体材料的掺杂比例由远离所述上电极层的一侧向靠近所述上电极层的一侧依次减小。

8、在本公开的一种示例性实施例中，所述半导体层的所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括0～4％。

9、在本公开的一种示例性实施例中，所述半导体层包括多个依次堆叠分布于所述上电极层表面的子膜层，且在相邻的两个所述子膜层中，靠近所述衬底的一侧的所述子膜层中的所述客体材料的掺杂比例小于远离所述衬底的一侧的所述子膜层中的所述客体材料的掺杂比例。

10、在本公开的一种示例性实施例中，在所述上电极层的表面形成半导体层，包括：

11、在所述上电极层的表面依次形成堆叠分布的第一子膜层、第二子膜层、第三子膜层及第四子膜层，所述第一子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括0.5％～1.5％。

12、在本公开的一种示例性实施例中，所述第二子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括1.5％～2.5％。

13、在本公开的一种示例性实施例中，所述第三子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括2.5％～3.5％。

14、在本公开的一种示例性实施例中，所述第四子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括3.5％～4％。

15、在本公开的一种示例性实施例中，所述主体材料为锗硅，所述客体材料包括硼离子。

16、在本公开的一种示例性实施例中，在所述上电极层的表面形成半导体层，包括：

17、在第一预设时间段内通入第一预设流量的含硼气体；在第二预设时间段内通入第二预设流量的含硼气体；在第三预设时间段内通入第三预设流量的含硼气体；在第四预设时间段内通入第四预设流量的含硼气体。

18、在本公开的一种示例性实施例中，所述第一预设时间段、所述第二预设时间段、所述第三预设时间段及所述第四预设时间段依次连续，所述第一预设流量小于所述第二预设流量，所述第二预设流量小于所述第三预设流量，所述第三预设流量小于所述第四预设流量。

19、在本公开的一种示例性实施例中，所述含硼气体包括硼烷或氯化硼中至少一种。

20、在本公开的一种示例性实施例中，在所述衬底的一侧形成下电极层，包括：

21、在所述衬底的表面形成堆叠膜层；

22、在所述堆叠膜层内形成多个呈阵列分布的电容接触孔；

23、形成随形贴附于所述电容接触孔的侧壁及底部的下电极层；

24、所述介质层随形贴附于所述下电极层的表面；

25、所述上电极层随形贴附于所述介质层的表面；

26、所述半导体层覆盖所述上电极层的表面，并填满各所述电容接触孔。

27、根据本公开的一个方面，提供一种半导体结构，包括：

28、衬底；

29、下电极层，位于所述衬底的一侧；

30、介质层，位于所述下电极层的表面；

31、上电极层，位于所述介质层的表面；

32、半导体层，位于所述上电极层的表面，所述半导体层包括主体材料和掺杂于所述主体材料中的客体材料，所述客体材料的掺杂比例由远离所述上电极层的一侧向靠近所述上电极层的一侧依次减小。

33、在本公开的一种示例性实施例中，所述半导体层的所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括0～4％。

34、在本公开的一种示例性实施例中，所述半导体层包括多个依次堆叠分布于所述上电极层表面的子膜层，且在相邻的两个所述子膜层中，靠近所述衬底的一侧的所述子膜层中的所述客体材料的掺杂比例小于远离所述衬底的一侧的所述子膜层中的所述客体材料的掺杂比例。

35、在本公开的一种示例性实施例中，所述半导体层包括依次堆叠分布于所述上电极层的表面的第一子膜层、第二子膜层、第三子膜层及第四子膜层，所述第一子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括0.5％～1.5％。

36、在本公开的一种示例性实施例中，所述第二子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括1.5％～2.5％。

37、在本公开的一种示例性实施例中，所述第三子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括2.5％～3.5％。

38、在本公开的一种示例性实施例中，所述第四子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括3.5％～4％。

39、在本公开的一种示例性实施例中，所述主体材料为锗硅，所述客体材料包括硼离子。

40、本公开的半导体结构及其形成方法，一方面，下电极层、介质层及上电极层可构成电容结构，可用于存储电荷；半导体层位于上电极层的表面，有助于电荷与上电极层的充分接触，进而提高电容充电效率。另一方面，在形成半导体层的过程中，可通过在主体材料中添加客体材料，使得主体材料和客体材料之间形成固溶体，进而降低用于形成半导体层的材料的溶点，提高材料流动性，避免在半导体层中形成空洞，可提高产品良率；同时，由于降低了用于形成半导体层的材料的溶点，可适当的降低反应温度，进而降低工艺难度。再一方面，由于靠近上电极层的一侧的客体材料的浓度较低，使得半导体层靠近上电极层的界面处的客体材料的含量降低，进而使得半导体层靠近上电极层的界面与介质层之间的客体材料的离子浓度降低，可减少客体材料中的离子向介质层中扩散的量，从而降低介质层的漏电量，提高信号分辨率，提升产品可靠性。

41、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述半导体层的所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括0～4％。

3.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，所述半导体层包括多个依次堆叠分布于所述上电极层表面的子膜层，且在相邻的两个所述子膜层中，靠近所述衬底的一侧的所述子膜层中的所述客体材料的掺杂比例小于远离所述衬底的一侧的所述子膜层中的所述客体材料的掺杂比例。

4.根据权利要求2所述的形成方法，其特征在于，在所述上电极层的表面形成半导体层，包括：

5.根据权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述第二子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括1.5％～2.5％。

6.根据权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述第三子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括2.5％～3.5％。

7.根据权利要求4所述的形成方法，其特征在于，所述第四子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括3.5％～4％。

8.根据权利要求1-7任一项所述的形成方法，其特征在于，所述主体材料为锗硅，所述客体材料包括硼离子。

9.根据权利要求8所述的形成方法，其特征在于，在所述上电极层的表面形成半导体层，包括：

10.根据权利要求9所述的形成方法，其特征在于，所述第一预设时间段、所述第二预设时间段、所述第三预设时间段及所述第四预设时间段依次连续，所述第一预设流量小于所述第二预设流量，所述第二预设流量小于所述第三预设流量，所述第三预设流量小于所述第四预设流量。

11.根据权利要求9所述的形成方法，其特征在于，所述含硼气体包括硼烷或氯化硼中至少一种。

12.根据权利要求8所述的形成方法，其特征在于，在所述衬底的一侧形成下电极层，包括：

13.一种半导体结构，其特征在于，包括：

14.根据权利要求13所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体层的所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括0～4％。

15.根据权利要求14所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体层包括多个依次堆叠分布于所述上电极层表面的子膜层，且在相邻的两个所述子膜层中，靠近所述衬底的一侧的所述子膜层中的所述客体材料的掺杂比例小于远离所述衬底的一侧的所述子膜层中的所述客体材料的掺杂比例。

16.根据权利要求14所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体层包括依次堆叠分布于所述上电极层的表面的第一子膜层、第二子膜层、第三子膜层及第四子膜层，所述第一子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括0.5％～1.5％。

17.根据权利要求16所述的半导体结构，其特征在于，所述第二子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括1.5％～2.5％。

18.根据权利要求16所述的半导体结构，其特征在于，所述第三子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括2.5％～3.5％。

19.根据权利要求16所述的半导体结构，其特征在于，所述第四子膜层中所述客体材料与所述主体材料的掺杂比例的取值范围包括3.5％～4％。

20.根据权利要求13-19任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述主体材料为锗硅，所述客体材料包括硼离子。

技术总结
本公开是关于半导体技术领域，涉及一种半导体结构及其形成方法，本公开的形成方法包括提供衬底；在衬底的一侧形成下电极层；在下电极层的表面形成介质层；在介质层的表面形成上电极层；在上电极层的表面形成半导体层，半导体层包括主体材料和掺杂于主体材料中的客体材料，客体材料的掺杂比例由远离上电极层的一侧向靠近上电极层的一侧依次减小。本公开的形成方法可降低介质层的漏电风险，提高产品良率。

技术研发人员：郭帅
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：2024/3/12