半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底，在所述基底内形成有沟槽；采用流动性化学气相沉积工艺形成填充满所述沟槽的前驱材料层；对所述前驱材料进行退火处理，将前驱材料层转化为第一介质层，所述第一介质层材料中含有氮原子，且所述氮原子具有第一原子数量；采用氧原子置换所述第一介质层材料中的氮原子，将第一介质层转化为第二介质层，所述第二介质层材料中氮原子具有第二原子数量，且第二原子数量小于第一原子数量。本发明专利技术通过氧原子置换氮原子的方法，减小了第二介质层中Si-N键和Si-N-H键的数量，从而提高形成的第二介质层的致密性和硬度，优化半导体结构的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制作领域技术，特别涉及一种。
技术介绍
随着半导体制程技术的发展，在存储装置方面已开发出存取速度较快的快闪存储器(flash memory)。快闪存储器具有可多次进行信息的存入、读取和擦除等动作，且存入的信息在断电后也不会消失的特性，因此，快闪存储器已成为个人电脑和电子设备所广泛采用的一种非易失性存储器。其中，快闪存储器根据阵列结构的不同，主要分与非门快闪存储器和或非门快闪存储器，由于与非门快闪存储器比或非门快闪存储器的集成度高，所以与与N门快闪存储器具有更广的应用范围。典型的与非门快闪存储器以掺杂的多晶硅作为浮动栅极(floating gate)和控制栅极(control gate);其中，控制栅极形成于浮动栅极上，且通过栅间介质层相隔；浮动栅极形成于衬底上，通过一层隧穿介质层(tunnel oxide)相隔。当对快闪存储器进行信息的写入操作时，通过在控制栅极与源区/漏区施加偏压，使电子注入浮动栅极中；在读取快闪存储器信息时，在控制栅极施加一工作电压，此时浮动栅极的带电状态会影响其下方沟道(channel)的开/关，而此沟道的开/关即为判断信息值0或1的依据；当快闪存储器在擦除信息时，将衬底、源区、漏区或控制栅极的相对电位提高，并利用隧穿效应使电子由浮动栅极穿过隧穿介质层而进入衬底、源区或漏区中，或是穿过栅间介质层而进入控制栅极中。随着半导体结构尺寸的不断减小，含有快闪存储器的半导体结构的电学性能和可罪性有待进一步提闻。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，提高采用流动性化学气相沉积工艺形成的介质层的致密度和硬度，提高介质层材料的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括:提供基底，在所述基底内形成有沟槽；采用流动性化学气相沉积工艺形成填充满所述沟槽的前驱材料层；对所述前驱材料进行退火处理，将前驱材料层转化为第一介质层，所述第一介质层材料中含有氮原子，且所述氮原子具有第一原子数量；采用氧原子置换所述第一介质层材料中的氮原子，将第一介质层转化为第二介质层，所述第二介质层材料中氮原子具有第二原子数量，且第二原子数量小于第一原子数量。可选的，所述前驱材料层材料中至少包括硅原子和氮原子。可选的，所述流动性化学气相沉积工艺采用的前驱物材料包括三硅基氮、硅烷、二石圭烧、甲基石圭烧、—甲基??圭烧、二甲基??圭烧、四甲基??圭烧、正??圭酸乙酷、二乙氧基??圭烧、八甲基环四硅氧烷、四甲基二硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、三甲硅烷基胺、二甲硅烷基胺中的一种或几种。可选的，所述流动性化学气相沉积工艺在含氮氛围下进行。可选的，采用氧原子置换所述第一介质层材料的氮原子的方法为:采用含氧的去离子水对所述第一介质层进行浸泡处理。可选的，所述含氧的去离子水中的氧元素为臭氧离子。可选的，所述含氧的去离子水中臭氧离子的质量百分比为5%至25%。可选的，所述浸泡处理的时长为30min至60min，浸泡处理时的温度为50度至80度。可选的，还包括步骤:对所述第二介质层表面进行等离子体轰击。可选的，所述等离子体轰击的工艺参数为:所述等离子体由He、Ne、Xe、Kr或Ar气体等离子体化形成，He、Ne、Xe、Kr或Ar气体流量为50sccm至500sccm,低频射频功率为100瓦至1500瓦，高频射频功率为100瓦至1500瓦。可选的，所述退火处理在含氧氛围下进行。可选的，所述退火处理的退火时长包括连续的第一时长、第二时长和第三时长，其中，第一时长内的退火温度为第一温度，第二时长内的退火温度由第一温度递增至第二温度，第三时长内的退火温度为第二温度。可选的，所述第一温度为200度至450度，所述第二温度为550度至650度。可选的，还包括步骤:对所述第二介质层进行第二退火处理；回刻蚀去除部分厚度的第二介质层。可选的，所述第二退火处理的工艺参数为:退火温度为800度至950度，退火时长为 20min 至 40mino可选的，所述基底包括衬底、位于衬底表面的隧穿介质层以及位于隧穿介质层表面的浮栅导电层。可选的，回刻蚀去除部分厚度的第二介质层，使剩余的第二介质层顶部低于浮栅导电层顶部表面。可选的，还包括步骤:在所述浮栅导电层顶部表面和侧壁表面、剩余的第二介质层表面形成栅间介质层；在所述栅间介质层表面形成控制栅导电层。可选的，形成所述沟槽的工艺步骤包括:在所述浮栅导电层表面形成图形化的掩膜层；以所述图形化的掩膜层为掩膜，刻蚀所述浮栅导电层、隧穿介质层以及部分厚度的衬底，形成沟槽。可选的，在形成第一介质层之后，还包括步骤:去除高于图形化的掩膜层表面的第一介质层；去除所述图形化的掩膜层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:本专利技术实施例中，采用流动性化学气相沉积工艺形成填充满沟槽的前驱材料层，对所述前驱材料层进行退火处理，将前驱材料层转化为第一介质层，第一介质层材料中含有氮原子，且氮原子具有第一原子数量；采用原子置换第一介质层材料中的氮原子，将第一介质层转化为第二介质层，所述第二介质层材料中氮原子具有第二原子数量，且第二原子数量小于第一原子数量。在第一介质层中S1-N键和S1-N-H键数量较多，而在采用氧原子置换第一介质层中的氮原子后，形成的第二介质层中S1-N键和S1-N-H键数量明显的减少了，且第二介质层中S1-Ο键和O-S1-O键的数量明显增加，第二介质层的致密性和硬度得到提高，提高形成的第二介质层的性能，进而优化半导体结构的电学性能。进一步，所述含氧的去离子水中的氧元素为臭氧离子，臭氧离子的氧含量高且在水溶液中活性高，容易向第一介质层中扩散，提高氧原子置换氮原子的效率。进一步，本专利技术实施例还包括步骤:对第二介质层表面进行等离子体轰击，在高能量的等离子体轰击下，第二介质层表面性能得到提高，进一步提高第二介质层表面的致密性。进一步，本专利技术实施例中在形成第一介质层之后，去除高于图形化的掩膜层的第一介质层，使得第一介质层的厚度变薄，因此在浸泡处理过程中，氧原子扩散进入第一介质层内的扩散路径变短，氧原子扩散进入第一介质层内的难度降低，从而提高氧原子置换氮原子的效率；同时减小浸泡处理的时长，尽量减小浸泡处理造成的不良影响，提高第二介质层的性能。进一步，本专利技术实施例中基底包括衬底、位于衬底表面的隧穿介质层以及位于隧穿介质层表面的浮栅导电层；回刻蚀去除部分厚度的第二介质层，使剩余的第二介质层顶部低于浮栅导电层顶部表面，暴露出浮栅导电层部分侧壁表面，增加浮栅导电层与控制栅导电层之间的重叠面积，增加半导体结构的耦合率，优化半导体结构的电学性能和可靠性。更进一步，由于本专利技术实施例采用氧原子置换氮原子后形成的第二介质层材料性能较高，第二介质层致密性和硬度高，回刻蚀工艺对第二介质层各区域刻蚀速率趋于一致，因此当回刻蚀工艺完成后，剩余的第二介质层表面平坦度较高，使得在所述第二介质层表面形成的栅间介质层的厚度均匀性高，提高半导体结构的电学性能和可靠性。【附图说明】图1为一实施例半导体结构形成方法的流程示意图；图2至图12为本专利技术另一实施例提供的半导体结构形成过程的剖面结构示意图。【具体实施方式】由
技术介绍
可知，现有技术形成的半导体结构的电学性能和可靠性有待提高。针对进行研究，请参考图1，包括以下步骤:步骤S1、提供衬底，依本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底，在所述基底内形成有沟槽；采用流动性化学气相沉积工艺形成填充满所述沟槽的前驱材料层；对所述前驱材料进行退火处理，将前驱材料层转化为第一介质层，所述第一介质层材料中含有氮原子，且所述氮原子具有第一原子数量；采用氧原子置换所述第一介质层材料中的氮原子，将第一介质层转化为第二介质层，所述第二介质层材料中氮原子具有第二原子数量，且第二原子数量小于第一原子数量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓浩，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31