半导体结构及其形成方法、半导体存储器件技术

本发明专利技术提供一种半导体结构及其形成方法、以及具有该半导体结构的半导体存储器件，该半导体结构包括：具有浅沟槽隔离结构的衬底，所述衬底表面具有多个沟槽；P型阱区，形成于所述衬底的底部；多个栅极组件，形成于所述多个沟槽内，每个栅极组件的一侧为源区，另一侧为漏区；第一离子植入层和第二离子植入层，形成于所述源区和漏区，所述第二离子植入层位于所述第一离子植入层的下方；及第一扩散阻挡层和第二扩散阻挡层，所述第一扩散阻挡层位于所述第一离子植入层和第二离子植入层之间，所述第二扩散阻挡层位于所述第二离子植入层的下方。通过在半导体结构中增加扩散阻挡层，可有效改善器件性能的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法、半导体存储器件
本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种半导体结构及其形成方法、以及具有该半导体结构的半导体存储器件。
技术介绍
随着半导体器件微缩进程的发展，衍生出一种新型埋入式晶体管(RecessMOS)结构，其与传统的金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxidesemiconductor,MOS)的主要区别在于其栅极结构位于半导体衬底内部，即埋入式栅极(BuriedGate)，应用在阵列(array)区。但由于应用这种埋入式晶体管结构的array区域尺寸较小，且其中的掺杂元素(例如硼、磷等)极易发生扩散，掺杂元素的扩散会影响掺杂浓度分布的稳定性，进一步影响整个半导体器件的性能。因此，亟需一种新的半导体存储器件结构，以解决现有技术中存在的上述问题。需注意的是，前述
技术介绍
部分公开的信息仅用于加强对本专利技术的背景理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种半导体结构及其形成方法、以及具有该半导体结构的半导体存储器件，以解决埋入式晶体管结构的array区域掺杂元素易扩散而导致的半导体存储器件性能不稳定的问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种半导体结构，包括：具有浅沟槽隔离结构的衬底，所述衬底表面具有多个沟槽；P型阱区，形成于所述衬底的底部；多个栅极组件，形成于所述多个沟槽内，每个栅极组件的一侧为源区，另一侧为漏区；第一离子植入层和第二离子植入层，形成于所述源区和漏区，所述第二离子植入层位于所述第一离子植入层的下方；及第一扩散阻挡层和第二扩散阻挡层，所述第一扩散阻挡层位于所述第一离子植入层和第二离子植入层之间，所述第二扩散阻挡层位于所述第二离子植入层的下方。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一扩散阻挡层的注入深度为5～20nm，所述第二扩散阻挡层的注入深度为20～60nm。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一离子植入层和所述第二离子植入层均掺杂N型杂质。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一离子植入层为掺杂砷的离子植入层，所述第二离子植入层为掺杂磷的离子植入层，所述第一扩散阻挡层为掺杂氮的离子植入层，所述第二扩散阻挡层为掺杂氟的离子植入层，所述P型阱区掺杂硼。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一扩散阻挡层的掺杂剂量为1.0E15～9.0E15ion/cm2，所述第二扩散阻挡层掺杂剂量为1.0E14～9.0E14ion/cm2。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一离子植入层的掺杂剂量为1.0E14～9.0E15ion/cm2，所述第二离子植入层的掺杂剂量为1.0E14～9.0E15ion/cm2。本专利技术还提供一种上述半导体结构的形成方法，包括：提供一衬底，所述衬底中掺杂P型杂质；向所述掺杂P型杂质的衬底表面掺杂第一N型杂质，形成第一离子植入层；执行连续离子注入工艺，以任意顺序分别掺杂第二N型杂质、第一杂质和第二杂质于所述第一离子植入层的下方，形成掺杂第二N型杂质的第二离子植入层、掺杂第一杂质的第一扩散阻挡层和掺杂第二杂质的第二扩散阻挡层，使所述第一扩散阻挡层位于所述第一离子植入层和第二离子植入层之间、所述第二扩散阻挡层位于所述第二离子植入层的下方；刻蚀所述执行连续离子注入工艺后的衬底表面以形成多个沟槽，在所述多个沟槽内形成多个栅极组件，每个栅极组件的两侧形成源区和漏区，得到所述半导体结构。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一N型杂质为砷，所述第二N型杂质为磷，所述第一杂质为氮，所述第二杂质为氟。根据本专利技术的一个实施方式，所述第二杂质的离子注入方式为倾斜注入，所述第二杂质的离子注入能量为15～30KeV。根据本专利技术的一个实施方式，所述倾斜注入的角度为5°～20°。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一杂质的离子注入方式为垂直注入，所述第一杂质的离子注入能量为5～15KeV。根据本专利技术的一个实施方式，所述连续离子注入工艺中采用的离子源气体包括氟化硼和氮气。根据本专利技术的一个实施方式，所述退火处理采用快速热处理工艺。本专利技术提供一种半导体存储器件，包括上述半导体结构，还包括：第一氧化层，覆盖于所述浅沟槽隔离结构和所述栅极组件上；接触层，分别位于所述源区和漏区上；第一玻璃层，位于所述第一氧化层上并具有多个开口，所述多个开口暴露所述接触层；导电层，位于所述接触层上并填充所述多个开口，所述源区上的导电层露出所述多个开口用以与电容器相连，所述漏区上的导电层形成位线，并与所述第一玻璃层齐平；支撑层，位于所述第一玻璃层上，以支撑所述源区上的导电层；第二玻璃层，位于所述支撑层上。根据本专利技术的一个实施方式，所述接触层为多晶硅层。根据本专利技术的一个实施方式，所述第一氧化层、第一玻璃层和第二玻璃层的材料选自氧化硅、磷硅玻璃和硼磷硅玻璃中的一种或多种。根据本专利技术的一个实施方式，所述导电层为金属钨层。根据上述技术方案的描述，本专利技术的有益效果在于：本专利技术通过在半导体结构中的P型阱区设计多层掺杂特定元素的扩散阻挡层，例如，增加掺杂氮(N)的扩散阻挡层及掺杂氟(F)的扩散阻挡层掺杂F的扩散阻挡层能抑制P型阱区中硼(B)的暂态扩散，掺杂N的扩散阻挡层经退火可在半导体衬底中形成Si-N结合物，其化学稳定性高，抗磷(P)扩散性强，同时对F起隔离作用，可以改善F的不稳定性，进而有效改善器件性能。附图说明为了让本专利技术实施例能更容易理解，以下配合所附附图作详细说明。应该注意，根据工业上的标准范例，各个部件未必按照比例绘制，且仅用于图示说明的目的。实际上，为了让讨论清晰易懂，各个部件的尺寸可以被任意放大或缩小。图1为现有技术中的一种半导体结构示意图；图2为本专利技术的一个实施方式的半导体结构；图3为本专利技术一个实施方式的半导体结构形成方法的工艺流程图；图4-图7示出本专利技术一个实施方式的半导体结构连续离子注入工艺各阶段的示意图。图8示出本专利技术一个实施方式的半导体存储器件结构示意图。其中，附图标记说明如下：100、200：浅沟槽隔离结构101、201：衬底102、202：沟槽103、203：栅极组件104、212：源区105、213：漏区111、211：P型阱区I：第一离子植入层II：第二离子植入层III：第一扩散阻挡层IV：第二扩散阻挡层300：第一氧化层301：接触层302：第一玻璃层303：导电层304：支撑层305：第二玻璃层306：电容器具体实施方式以下内容提供了许多不同实施例或范例，以实现本专利技术实施例的不同部件。以下描述组件和配置方式的具体范例，以简化本专利技术实施例。当然，这些仅仅是范例，而非意图限制本专利技术实施例。本专利技术实施例可在各个范例中重复参考标号和/或字母。此重复是为了简化和清楚的目的，其本身并非用于指定所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。在本专利技术实施例中形成一部件在另一部件上、连接至另一部件、和/或耦接至另一部件，其可包含形成此部件直接接触另一部件的实施例，并且也可包含形成额外的部件介于这些部件之间，使得这些部件不直接接触的实施例。再者，为了容易描述本专利技术实施例的一个部件与另一部件之间的关系，在此可以使用空间相关用语，举例而言，“较低”、“较高”、“水平”、“垂直”、“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体结构，包括：具有浅沟槽隔离结构的衬底，所述衬底表面具有多个沟槽；P型阱区，形成于所述衬底的底部；多个栅极组件，形成于所述多个沟槽内，每个栅极组件的一侧为源区，另一侧为漏区；第一离子植入层和第二离子植入层，形成于所述源区和漏区，所述第二离子植入层位于所述第一离子植入层的下方；及第一扩散阻挡层和第二扩散阻挡层，所述第一扩散阻挡层位于所述第一离子植入层和第二离子植入层之间，所述第二扩散阻挡层位于所述第二离子植入层的下方。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构，包括：具有浅沟槽隔离结构的衬底，所述衬底表面具有多个沟槽；P型阱区，形成于所述衬底的底部；多个栅极组件，形成于所述多个沟槽内，每个栅极组件的一侧为源区，另一侧为漏区；第一离子植入层和第二离子植入层，形成于所述源区和漏区，所述第二离子植入层位于所述第一离子植入层的下方；及第一扩散阻挡层和第二扩散阻挡层，所述第一扩散阻挡层位于所述第一离子植入层和第二离子植入层之间，所述第二扩散阻挡层位于所述第二离子植入层的下方。2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一扩散阻挡层的注入深度为5～20nm，所述第二扩散阻挡层的注入深度为20～60nm。3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一离子植入层和所述第二离子植入层均掺杂N型杂质。4.根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一离子植入层为掺杂砷的离子植入层，所述第二离子植入层为掺杂磷的离子植入层，所述第一扩散阻挡层为掺杂氮的离子植入层，所述第二扩散阻挡层为掺杂氟的离子植入层，所述P型阱区掺杂硼。5.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一扩散阻挡层的掺杂剂量为1.0E15～9.0E15ion/cm2，所述第二扩散阻挡层掺杂剂量为1.0E14～9.0E14ion/cm2。6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一离子植入层的掺杂剂量为1.0E14～9.0E15ion/cm2，所述第二离子植入层的掺杂剂量为1.0E14～9.0E15ion/cm2。7.一种权利要求1～6中任一项所述半导体结构的形成方法，包括：提供一衬底，所述衬底中掺杂P型杂质；向所述掺杂P型杂质的衬底表面掺杂第一N型杂质，形成第一离子植入层；执行连续离子注入工艺，以任意顺序分别掺杂第二N型杂质、第一杂质和第二杂质于所述第一离子植入层的下方，形成掺杂第二N型杂质的第二离子植入层、掺杂第一杂质的第一扩散阻挡层和掺杂第二杂质的第二扩散阻挡层，使所述第一扩散阻挡层位于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王楚玉，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34