半导体结构及其制备方法与流程

本技术涉及半导体，尤其涉及一种半导体结构及其制备方法。

背景技术：

1、随着半导体技术发展，铟镓锌氧化物(indium gallium zinc oxide，简称igzo)逐渐成为薄膜晶体管理想的沟道材料，因此igzo薄膜晶体管成为研究的热点。然而，当前igzo薄膜晶体管其沟道载流子迁移率低，影响其导通能力，因此需要进一步提升igzo薄膜晶体管其沟道区载流子的迁移率。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，本技术实施例提供一种半导体结构及其制备方法，其能够提升igzo薄膜晶体管的沟道区载流子迁移率。

2、本技术实施例的第一方面提供了一种半导体结构，包括衬底、沟道叠层结构、源极、漏极及栅极结构；所述衬底的有源区设置有绝缘层，所述栅极结构、所述源极及所述漏极分别嵌设在所述绝缘层内，且所述源极和所述漏极位于所述栅极结构的两侧；所述沟道叠层结构与所述绝缘层之间设置有阻隔层；所述沟道叠层结构包括层叠设置的第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层，所述第一氧化物半导体层和所述第二氧化物半导体层包围所述栅极结构，所述栅极结构的两侧与所述沟道叠层结构之间设置有隔离结构；部分所述沟道叠层结构分别与所述源极、所述漏极电连接，部分所述沟道叠层结构配置为形成所述半导体结构的沟道区，且所述第一氧化物半导体层和所述第二氧化物半导体层内聚集空位缺陷。

3、本技术实施例提供的半导体结构至少具有如下优点：

4、本技术实施例提供的半导体结构，其沟道叠层结构包括层叠设置的第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层，且第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层包围栅极结构，同时部分沟道叠层结构配置为形成半导体结构的沟道区，第一氧化物半导体层和第二氧化物半导体层内聚集空穴缺陷，能够增大提高沟道区载流子迁移率。

5、相关技术中igzo半导体层采用单层结构，其与栅极结构的接触面积小，导致沟道区的氧空位浓度低，影响载流子迁移率。然而本技术实施例中沟道叠层结构包括双层氧化物半导体层，并将栅极结构嵌设在双层氧化物半导体层之间，以增大富含氧空位的界面面积，从而提高沟道区氧空位浓度，进而提升沟道区载流子迁移率。

6、如上所述的半导体结构，部分位于所述沟道区的所述第一氧化物半导体层和所述第二氧化物半导体层围成腔体，所述栅极结构位于所述腔体内；所述隔离结构设置于所述腔体内，其包括分别设置在所述栅极结构两侧的隔离块。

7、如上所述的半导体结构，所述栅极结构包括依次且层叠设置的第一栅介质层、栅极层以及第二栅介质层；所述第一栅介质层与所述第一氧化物半导体层贴合，所述第二栅介质层与所述第二氧化物半导体层贴合。

8、如上所述的半导体结构，至少部分所述沟道叠层结构插接至所述源极和所述漏极内。

9、如上所述的半导体结构，部分位于沟道区外的所述第一氧化物半导体层、所述第二氧化物半导体层贴合，并形成插塞部；所述插塞部插接至所述源极和所述漏极内并电连接。

10、本技术实施例第二方面提供了一种半导体结构的制备方法，包括以下步骤：

11、提供衬底，所述衬底的有源区具有绝缘层；

12、在所述绝缘层内形成阻隔层；

13、在所述有源区内形成沟道叠层结构和栅极结构，其中所述沟道叠层结构覆盖所述阻隔层，所述沟道叠层结构包括层叠设置的第一氧化物半导体层、第二氧化物半导体层，所述第一氧化物半导体层、所述第二氧化物半导体层包围所述栅极结构，且所述栅极结构的两侧与所述沟道叠层结构之间设置有隔离结构；

14、在所述有源区内形成源极和漏极，所述源极和漏极位于所述栅极结构的两侧，并分别与所述沟道叠层结构电连接。

15、如上所述的半导体结构的制备方法，所述在所述绝缘层内形成阻隔层的步骤包括：

16、对所述绝缘层进行垂向刻蚀并形成第一填充槽；

17、在所述第一填充槽内沉积阻隔材料以形成阻隔层，所述阻隔层覆盖所述第一填充槽的底部。

18、需要说明的是，本技术实施例提供的半导体结构的制备方法所具有的优点与第一方面所提供的半导体结构所具有的优点相同，此处不再赘述。

19、如上所述的半导体结构的制备方法，所述在所述有源区内形成沟道叠层结构和栅极结构的步骤包括：

20、在所述第一填充槽内沉积氧化物以形成第一氧化物半导体层，且所述第一氧化物半导体层覆盖所述阻隔层；

21、对所述第一氧化物半导体层进行等离子体处理，以在所述第一氧化物半导体层内聚集缺陷空位；

22、在所述第一氧化物半导体层沉积隔离材料，以形成覆盖第一氧化物半导体层的隔离层；

23、对部分隔离层进行刻蚀去除，并保留部分位于沟道区内的隔离层，以形成第二填充槽及位于所述第二填充槽两侧的隔离结构；

24、在所述第二填充槽内形成栅极结构；

25、在所述栅极结构、所述隔离结构和所述第一氧化物半导体层的表面沉积氧化物以形成第二氧化物半导体层，且所述第二氧化物半导体层覆盖位于沟道区外的第一氧化物半导体层；

26、对所述第二氧化物半导体层进行等离子体处理，以在所述第二氧化物半导体层内聚集缺陷空位。

27、如上所述的半导体结构的制备方法，在所述第二填充槽内形成栅极结构的步骤包括：

28、在所述第二填充槽内沉积金属氧化物，以形成第一栅介质层，且所述第一栅介质层覆盖所述第二填充槽的底部；

29、在所述第一栅介质层沉积导电材料，以形成覆盖所述第一栅介质层的栅极层；

30、在所述栅极层上沉积金属氧化物，以形成第二栅介质层，且所述第二栅介质层与所述隔离层平齐。

31、如上所述的半导体结构的制备方法，所述隔离层包括第一子隔离层和第二子隔离层，其中所述第一子隔离层覆盖所述第一氧化物半导体层；

32、对所述第一氧化物半导体层进行等离子体处理后，还包括：

33、在所述第一氧化物半导体层上沉积隔离材料，以形成覆盖所述第一氧化物半导体层的第一子隔离层；

34、对部分所述第一子隔离层进行刻蚀去除，并保留部分位于沟道区内的第一子隔离层，以形成第二填充槽；

35、在所述第二填充槽内沉积金属氧化物，以形成第一栅介质层，且所述第一栅介质层覆盖所述第二填充槽的底部；

36、在所述第一栅介质层沉积导电材料，以形成覆盖所述第一栅介质层的栅极层；

37、在所述栅极层的表面沉积隔离材料，以形成第二子隔离层，所述第二子隔离层覆盖部分所述第一子隔离层；

38、对位于沟道区外的第二子隔离层、第一子隔离层和位于所述栅极层表面的第二子隔离层进行刻蚀去除，以使所述栅极结构两侧的第一子隔离层和所述第二子隔离层形成隔离结构；

39、在所述栅极层上沉积金属氧化物，以形成第二栅介质层，且所述第二栅介质层与所述第二子隔离层平齐。

40、如上所述的半导体结构的制备方法，在所述有源区内形成沟道叠层结构和栅极结构的步骤之前，还包括：

41、在所述第一填充槽内形成第一导电块和第二导电块，所述第一导电块和所述第二导电块位于所述阻隔层上，且所述第一导电块、所述第二导电块被所述沟道叠层结构所覆盖。

42、如上所述的半导体结构的制备方法，在所述第一填充槽内沉积氧化物以形成第一氧化物半导体层的步骤中，所述第一氧化物半导体层覆盖所述第一导电块和所述第二导电块。