[發明專利]半導體器件溝道層的制備方法及半導體器件

有效

• 申請號: 201811260823.2
• 申請日: 2018-10-26
• 公開（公告）號: CN109473440B
• 公開（公告）日: 2020-09-11
• 發明（設計）人: 王啟光;靳磊;劉紅濤
• 申請（專利權）人: 長江存儲科技有限責任公司
• 主分類號: H01L27/1157
• 分類號: H01L27/1157;H01L27/11578
• 代理公司: 北京派特恩知識產權代理有限公司 11270
• 代理人: 王亮;張穎玲

本發明公開了一種半導體器件溝道層的制備方法及半導體器件溝道層。其中，所述制備方法包括以下步驟：提供半導體器件，所述半導體器件內形成有溝道通孔，在所述溝道通孔內形成功能層；在所述功能層上沉積溝道層，所述溝道層為第一半導體材料層；在所述溝道層上沉積摻雜層，所述摻雜層為具有雜質摻雜的第二半導體材料層；執行熱氧化工藝，以使所述第二半導體材料層的遠離所述功能層的一側形成為第二半導體材料氧化物層；其中，所述雜質選自在第一半導體材料層中固溶度高于在第二半導體材料氧化物層中固溶度的材料。

技術領域

本發明涉及半導體工藝及存儲器件技術領域，尤其涉及一種半導體器件溝道層的制備方法及半導體器件溝道層。

背景技術

半導體器件的溝道層是載流子移動的關鍵通道；尤其對于存儲器件，溝道層的電流導通能力對其擦寫及讀取性能有著重要影響。

現階段，溝道層主要由多晶硅或其他硅基材料構成。對于多晶硅溝道，主要通過CVD方法沉積硅材料，然后通過高溫退火使硅材料重結晶，改善硅溝道載流子導通性能。

然而，隨著技術發展，半導體器件的結構不斷更新變化，傳統的溝道層結構及其形成工藝逐漸無法滿足新型器件的功能需求。因此，如何制備出具有較高載流子導通能力同時符合器件功能需求的溝道層結構，成為本領域現階段亟需解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的主要目的在于提供一種半導體器件溝道層的制備方法及半導體器件溝道層。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

本發明實施例提供了一種半導體器件溝道層的制備方法，所述方法包括以下步驟：

提供半導體器件，所述半導體器件內形成有溝道通孔，在所述溝道通孔內形成功能層；

在所述功能層上沉積溝道層，所述溝道層為第一半導體材料層；

在所述溝道層上沉積摻雜層，所述摻雜層為具有雜質摻雜的第二半導體材料層；

執行熱氧化工藝，以使所述第二半導體材料層的遠離所述功能層的一側形成為第二半導體材料氧化物層；

其中，所述雜質選自在第一半導體材料層中固溶度高于在第二半導體材料氧化物層中固溶度的材料。

上述方案中，所述第一半導體材料層與所述第二半導體材料層均為硅基材料層。

上述方案中，所述第一半導體材料層為多晶硅層。

上述方案中，所述第二半導體材料層為無定型硅層。

上述方案中，所述雜質為N型雜質離子或稀土元素。

上述方案中，通過CVD或ALD工藝沉積所述具有雜質摻雜的第二半導體材料層。

上述方案中，所述沉積過程中使用的雜質氣源包括磷烷或砷烷。

上述方案中，所述熱氧化工藝的氧化溫度為300-800攝氏度。

上述方案中，所述熱氧化工藝的氧化時間為3-60分鐘。

上述方案中，所述熱氧化工藝的反應氣體包括氧氣或水蒸汽。

上述方案中，所述功能層包括沿所述溝道通孔的徑向向內的方向依次設置的阻擋層、存儲層以及隧穿層。

上述方案中，所述方法還包括：在執行熱氧化工藝后，去除所述第二半導體材料氧化物層，沉積溝道保護層。

上述方案中，所述方法還包括：在執行熱氧化工藝后，保留所述第二半導體材料氧化物層，沉積溝道保護層。

上述方案中，所述方法還包括：在執行熱氧化工藝后，或者在沉積溝道保護層后，對溝道層進行退火。