[發明專利]柵極結構的形成方法

在審

• 申請號: 201410528399.0
• 申請日: 2014-10-09
• 公開（公告）號: CN105575785A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 何有豐
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 高靜;駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體制造領域，具體涉及一種柵極結構的形成方法。

背景技術

半導體器件的柵極結構通常包括柵極以及設于柵極與襯底之間的第一氧 化層(柵氧層)，柵極結構的性能直接影響整個半導體器件的電學性能。

但是現有技術中形成的柵極結構的性能仍然不夠理想，例如，柵極結構 中的第一氧化層的電性不穩定，或者等效第一氧化層厚度發生變化等均會導 致柵極結構的性能變差。

因此，如何提升形成的柵極結構的電學性能成為本領域技術人員亟待解 決的技術問題。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種柵極結構的形成方法以提升形成的柵極結 構的性能。

為解決上述問題，本發明提供一種柵極結構的形成方法，包括：

提供襯底；

在所述襯底上形成第一氧化層；

采用氮離子轟擊所述第一氧化層，以在所述第一氧化層表面形成第一氮 化物層；

在形成所述第一氮化物層之后，對所述襯底、第一氧化層以及第一氮化 物層進行熱氧化處理；

在熱氧化處理的步驟之后，在所述第一氮化物層上形成柵極。

可選的，提供襯底的步驟包括：提供硅襯底；

形成第一氧化層的步驟包括：形成二氧化硅材料的第一氧化層；

形成第一氮化物層的步驟包括：形成氮氧化硅材料的第一氮化物層。

可選的，形成第一氧化層的步驟包括：

使襯底的部分表面氧化以形成所述第一氧化層。

可選的，形成第一氧化層的步驟包括：

使氧化溫度在650～1000攝氏度的范圍內，氧氣流量在0.1～10標準升每 分鐘的范圍內，氧化時間在2～60分鐘的范圍內。

可選的，形成第一氧化層的步驟之后，形成第一氮化物層的步驟之前， 所述形成方法還包括：

在所述襯底與第一氧化層之間形成第二氮化物層。

可選的，形成第二氮化物層的步驟包括：形成氮原子的濃度在2％～10％ 范圍內的第二氮化物層。

可選的，通過向襯底表面熱擴散氮離子的方式形成所述第二氮化物層。

可選的，采用一氧化氮或者一氧化二氮氣體作為熱擴散氮離子的離子源。

可選的，形成第一氮化物層的步驟包括：使形成的第一氮化物層中氮原 子的濃度在10％～25％的范圍內。

可選的，形成第一氮化物層的步驟包括：采用等離子產生裝置產生氮離 子轟擊所述第一氧化層，以形成所述第一氮化物層，并使等離子產生裝置的 功率在200～1500瓦的范圍內，等離子轟擊所述第一氧化層時周圍環境壓強 在5～5000毫托的范圍內，溫度在23～500攝氏度的范圍內，氮氣的流量在5～ 1000標準毫升/分鐘的范圍內。

可選的，對襯底、第一氧化層以及第一氮化物層進行熱氧化處理的步驟 包括：使熱氧化處理的溫度在650～1050攝氏度的范圍內，通入的氧氣的流 量在0.1～10標準升每分鐘的范圍內，熱氧化處理的時間在5～3600秒的范圍 內。

可選的，對襯底、第一氧化層以及第一氮化物層進行熱氧化處理的步驟 還包括：在所述襯底與所述第一氧化層相對的表面形成第二氧化層。

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

第一氧化層與柵極之間為豎直方向的疊層結構，第一氧化層的側壁露出 進而容易被氧化，而第一氧化層的側壁部分相對于中心部分更容易被氧化， 進而可能形成兩側的側壁較厚，中心部分較薄的鳥嘴結構；

本發明通過氮離子轟擊所述第一氧化層以在所述第一氧化層表面以形成 第一氮化物層可以使所述第一氧化層保持平整，進而能夠減少所述鳥嘴結構 缺陷，并且，第一氮化物層能夠在一定程度上抑制第一氧化層的被氧化程度， 進而進一步抑制了鳥嘴結構的形成。