[發明專利]半導體結構形成方法

在審

• 申請號: 201810014996.X
• 申請日: 2018-01-08
• 公開（公告）號: CN108565219A
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 張紅偉;孟憲宇;吳宗祐;吳孝哲;林宗賢
• 申請（專利權）人: 德淮半導體有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 高磊;吳敏

一種半導體結構形成方法，包括：提供基底；在所述基底表面形成柵氧化層；在所述柵氧化層內注入摻雜元素，所述摻雜元素適于提高所述柵氧化層的介電系數；注入摻雜元素后，采用激光表面處理工藝對所述柵氧化層進行處理。本發明可修復所述柵氧化層內的懸空鍵，有助于提高所述摻雜元素的穩定性；另外本發明不僅可以在柵氧化層表面形成非晶化層以有效減少柵氧化層內靠近表面的摻雜元素的揮發，同時還可以顯著減少柵氧化層內的摻雜元素朝柵氧化層與基底間的界面擴散，有利于提高半導體結構的性能。

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種半導體結構形成方法。

背景技術

柵氧化層用于做柵極和溝道間的介質，隨著半導體結構的尺寸的不斷縮小，柵氧化層的厚度變得越來越薄，柵氧化層厚度變薄的趨勢也給半導體結構制造帶來一系列技術挑戰。例如，過薄的柵氧化層會導致半導體結構的漏電流增加，造成半導體結構功耗大；另外，過薄的柵氧化層還會使得雜質容易從柵極擴散到襯底中。

為了減小漏電流和降低雜質擴散幾率，最直接的方法為增加柵氧化層的厚度，同時為了保持柵氧化層的電容不變，相應的，需要提高柵氧化層的介電常數。

但是，盡管柵氧化層的介電常數得到提高，現有技術中半導體結構的性能仍有待改善。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種半導體結構形成方法，可修復所述柵氧化層內的懸空鍵，提高所述摻雜元素的穩定性；另外能夠有效減少柵氧化層內的摻雜元素的揮發，并可以阻止柵氧化層內的摻雜元素朝柵氧化層與基底間的界面擴散，有助于提高半導體結構的性能。

為解決上述問題，本發明提供一種半導體結構形成方法，包括：提供基底；在所述基底表面形成柵氧化層；在所述柵氧化層內注入摻雜元素，所述摻雜元素適于提高所述柵氧化層的介電系數；注入摻雜元素后，采用激光表面處理工藝對所述柵氧化層進行處理。

可選的，所述激光表面處理工藝的退火溫度為1405℃～1500℃。

可選的，所述激光表面處理工藝的退火時間為10μs～190μs。

可選的，所述摻雜元素為氮離子、氫離子或碳原子。

可選的，進行激光表面處理工藝后所述摻雜元素的濃度與進行激光表面處理工藝前所述摻雜元素濃度的比值為98％～99.5％。

可選的，采用去耦等離子體工藝注入所述摻雜元素。

可選的，所述激光表面處理工藝與所述注入摻雜元素工藝的時間間隔為1s～30s。

可選的，所述柵氧化層的材料為氧化硅或氧化鍺。

可選的，在進行所述激光表面處理工藝過程中，在所述柵氧化層表面形成非晶阻擋層。

可選的，所述柵氧化層的材料為氧化硅或者氧化鍺時，所述非晶阻擋層的材料為非晶態的氮氧化硅或氮氧化鍺。

可選的，所述非晶阻擋層的厚度為

與現有技術相比，本發明的技術方案具有以下優點：

本發明提供的半導體結構形成方法的技術方案中，注入摻雜元素后，采用激光表面處理工藝對所述柵氧化層進行處理，一方面，所述激光表面處理工藝可修復所述柵氧化層內的懸空鍵，有助于提高所述摻雜元素的穩定性；另一方面，所述激光表面處理工藝的退火溫度高且退火時間短，能夠有效減少柵氧化層內的摻雜元素的揮發，有助于保證摻雜元素對柵氧化層材料的介電常數的提升效果；且還可以阻止柵氧化層內的摻雜元素朝柵氧化層與基底間的界面擴散，有利于提高載流子遷移率；前述幾個方面均有利于改善半導體結構的性能。