半导体结构形成方法技术

一种半导体结构形成方法，包括：提供基底；在所述基底表面形成栅氧化层；在所述栅氧化层内注入掺杂元素，所述掺杂元素适于提高所述栅氧化层的介电系数；注入掺杂元素后，采用激光表面处理工艺对所述栅氧化层进行处理。本发明专利技术可修复所述栅氧化层内的悬空键，有助于提高所述掺杂元素的稳定性；另外本发明专利技术不仅可以在栅氧化层表面形成非晶化层以有效减少栅氧化层内靠近表面的掺杂元素的挥发，同时还可以显著减少栅氧化层内的掺杂元素朝栅氧化层与基底间的界面扩散，有利于提高半导体结构的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构形成方法。
技术介绍
栅氧化层用于做栅极和沟道间的介质，随着半导体结构的尺寸的不断缩小，栅氧化层的厚度变得越来越薄，栅氧化层厚度变薄的趋势也给半导体结构制造带来一系列技术挑战。例如，过薄的栅氧化层会导致半导体结构的漏电流增加，造成半导体结构功耗大；另外，过薄的栅氧化层还会使得杂质容易从栅极扩散到衬底中。为了减小漏电流和降低杂质扩散几率，最直接的方法为增加栅氧化层的厚度，同时为了保持栅氧化层的电容不变，相应的，需要提高栅氧化层的介电常数。但是，尽管栅氧化层的介电常数得到提高，现有技术中半导体结构的性能仍有待改善。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构形成方法，可修复所述栅氧化层内的悬空键，提高所述掺杂元素的稳定性；另外能够有效减少栅氧化层内的掺杂元素的挥发，并可以阻止栅氧化层内的掺杂元素朝栅氧化层与基底间的界面扩散，有助于提高半导体结构的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构形成方法，包括：提供基底；在所述基底表面形成栅氧化层；在所述栅氧化层内注入掺杂元素，所述掺杂元素适于提高所述栅氧化层的介电系数；注入掺杂元素后，采用激光表面处理工艺对所述栅氧化层进行处理。可选的，所述激光表面处理工艺的退火温度为1405℃～1500℃。可选的，所述激光表面处理工艺的退火时间为10μs～190μs。可选的，所述掺杂元素为氮离子、氢离子或碳原子。可选的，进行激光表面处理工艺后所述掺杂元素的浓度与进行激光表面处理工艺前所述掺杂元素浓度的比值为98％～99.5％。可选的，采用去耦等离子体工艺注入所述掺杂元素。可选的，所述激光表面处理工艺与所述注入掺杂元素工艺的时间间隔为1s～30s。可选的，所述栅氧化层的材料为氧化硅或氧化锗。可选的，在进行所述激光表面处理工艺过程中，在所述栅氧化层表面形成非晶阻挡层。可选的，所述栅氧化层的材料为氧化硅或者氧化锗时，所述非晶阻挡层的材料为非晶态的氮氧化硅或氮氧化锗。可选的，所述非晶阻挡层的厚度为与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术提供的半导体结构形成方法的技术方案中，注入掺杂元素后，采用激光表面处理工艺对所述栅氧化层进行处理，一方面，所述激光表面处理工艺可修复所述栅氧化层内的悬空键，有助于提高所述掺杂元素的稳定性；另一方面，所述激光表面处理工艺的退火温度高且退火时间短，能够有效减少栅氧化层内的掺杂元素的挥发，有助于保证掺杂元素对栅氧化层材料的介电常数的提升效果；且还可以阻止栅氧化层内的掺杂元素朝栅氧化层与基底间的界面扩散，有利于提高载流子迁移率；前述几个方面均有利于改善半导体结构的性能。可选方案中，所述激光表面处理工艺的退火温度为1405℃～1500℃，所述退火温度适当，一方面，能够防止栅氧化层内的掺杂元素朝栅氧化层与基底间的界面扩散，以避免掺杂元素在栅氧化层与基底间的界面上聚集，有利于提高载流子迁移率；另一方面，保证在所述栅氧化层表面形成的非晶阻挡层的质量，有助于避免所述栅氧化层内的掺杂元素挥发。可选方案中，所述激光表面处理工艺的退火时间为10μs～190μs，所述退火时间适当，既能够保证所述激光表面处理工艺对所述栅氧化层内的悬空键的修复效果，从而提高所述掺杂元素的稳定性，又可以避免掺杂元素朝栅氧化层和基底间的界面扩散，从而改善栅氧化层与基底间的界面特性，提高载流子迁移率。可选方案中，所述非晶阻挡层的厚度为合适厚度的所述非晶阻挡层能够有效阻挡所述栅氧化层内的掺杂元素挥发，并且可以防止形成所述非晶阻挡层的时间过长导致所述掺杂元素朝栅氧化层和基底间的界面扩散。附图说明图1至图4是本专利技术半导体结构形成方法一实施例中各步骤对应的结构示意图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有半导体结构的性能仍有待提高。为了提高栅氧化层的介电常数，在栅氧化层内注入掺杂元素。现以栅氧化层材料为氧化硅为例予以说明，通常的，在硅表面生长氧化硅之后，在氧化硅内注入掺杂元素，掺杂元素主要分布在靠近氧化硅顶部的区域内，并远离氧化硅与硅之间的界面。掺杂元素的掺入使氧化硅内产生悬空键，为修复所述悬空键，以达到增强掺杂元素稳定性的目的，在掺杂元素注入结束后，对含有掺杂元素的氧化硅进行快速热处理。但是快速热处理的退火时间长达几十秒，一方面容易造成氧化硅顶部的掺杂元素挥发；另一方面掺杂元素获得能量后容易朝氧化硅与硅之间的界面扩散，造成部分掺杂元素聚集在氧化硅与硅之间的界面上，影响沟道中载流子的迁移率，致使半导体结构的性能差。为了解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构形成方法，包括：提供基底；在所述基底表面形成栅氧化层；在所述栅氧化层内注入掺杂元素，所述掺杂元素适于提高所述栅氧化层的介电系数；注入掺杂元素后，采用激光表面处理工艺对所述栅氧化层进行处理。注入掺杂元素后，采用激光表面处理工艺对所述栅氧化层进行处理，所述激光表面处理工艺可修复所述栅氧化层内的悬空键，有助于提高所述掺杂元素的稳定性；另外，所述激光表面处理工艺的退火温度高且退火时间短，能够有效减少栅氧化层内的掺杂元素的挥发，并可以阻止栅氧化层内的掺杂元素朝栅氧化层与基底间的界面扩散。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。图1至图4为本专利技术一实施例提供的半导体结构形成过程的结构示意图。参考图1，提供基底100。本实施例中，所述基底100的材料为硅。在其他实施例中，所述基底的材料还可以为锗、锗化硅或碳化硅；另外，所述基底还可以为III-V族化合物基底，例如氮化镓基底或砷化镓基底。参考图2，在所述基底100表面形成栅氧化层200。所述栅氧化层200的材料为氧化硅或氧化锗。本实施例中，所述栅氧化层200的材料为氧化硅。本实施例中，采用化学气相沉积工艺在基底100上形成所述栅氧化层200；在其他实施例中，还可以采用热氧化方法、化学氧化方法或原子层沉积工艺形成所述栅氧化层。若所述栅氧化层200厚度过薄，后续在所述栅氧化层200内注入掺杂元素，掺杂元素容易扩散进入所述栅氧化层200与基底100间的界面，导致栅氧化层200与基底100间的界面特性差，从而造成后续形成的半导体结构的载流子迁移率低；若所述栅氧化层200厚度过厚，后续采用激光表面处理工艺对所述栅氧化层200进行处理，所述激光表面处理工艺难以处理到栅氧化层200内部靠近基底100表面的部分。本实施例中，所述栅氧化层200厚度为参考图3，在所述栅氧化层200内注入掺杂元素210，所述掺杂元素210适于提高所述栅氧化层200的介电系数。本实施例中，所述掺杂元素210为氮离子。在其他实施例中，所述掺杂元素还可以为氢离子或碳原子。本实施例中，采用去耦等离子体工艺注入所述掺杂元素210。所述去耦等离子体工艺可实现高浓度掺杂元素210掺入，且掺入的掺杂元素210主要分布在靠近所述栅氧化层200顶部的区域内，有助于避免掺杂元素210扩散进入所述栅氧化层200与基底100间的界面，从而有利于提高栅氧化层200与基底100间的界面特性。若所述掺杂元素210的注入剂量过高，所述掺杂元素210容易从靠近所述栅氧化层200顶部的区域朝栅氧化层200和基底100间的界面底部扩散，导致所述掺杂元素本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构形成方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底表面形成栅氧化层；在所述栅氧化层内注入掺杂元素，所述掺杂元素适于提高所述栅氧化层的介电系数；注入掺杂元素后，采用激光表面处理工艺对所述栅氧化层进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构形成方法，其特征在于，包括：提供基底；在所述基底表面形成栅氧化层；在所述栅氧化层内注入掺杂元素，所述掺杂元素适于提高所述栅氧化层的介电系数；注入掺杂元素后，采用激光表面处理工艺对所述栅氧化层进行处理。2.如权利要求1所述的半导体结构形成方法，其特征在于，所述激光表面处理工艺的退火温度为1405℃～1500℃。3.如权利要求1所述的半导体结构形成方法，其特征在于，所述激光表面处理工艺的退火时间为10μs～190μs。4.如权利要求1所述的半导体结构形成方法，其特征在于，所述掺杂元素为氮离子、氢离子或碳原子。5.如权利要求4所述的半导体结构形成方法，其特征在于，进行激光表面处理工艺后所述掺杂元素的浓度与进行激光表面处理工艺前所述掺杂元素浓度的比值为98...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红伟，孟宪宇，吴宗祐，吴孝哲，林宗贤，
申请(专利权)人：德淮半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32