氧化层的形成方法及半导体结构技术

本发明专利技术提出一种氧化层的形成方法及半导体结构，氧化层的形成方法包含以下步骤：提供基底；形成氧化薄膜结构，向反应环境中通入氢气，并通入氧气，在基底表面形成氧化薄膜结构；退火处理，向反应环境中通入补偿气体，对氧化薄膜结构进行脉冲式退火处理，以形成氧化层薄膜；重复至少两个包含上述步骤的循环，在基底表面形成叠置的至少两层氧化层薄膜，以此形成氧化层。本发明专利技术采用补偿气体进行脉冲式的退火处理，能够减少二氧化硅中存在的不稳定的Si

【技术实现步骤摘要】
氧化层的形成方法及半导体结构


[0001]本专利技术涉及半导体制备工艺
，尤其涉及一种氧化层的形成方法及半导体结构。

技术介绍

[0002]在原位水汽生成(In-Situ Steam Generation，ISSG)工艺中，低压高温处理环境下会产生大量的气相活化自由基，该气相活化自由基主要包含氧原子、氧自由基、氢氧基团、水分子等，这些活化自由基与半导体结构的基底的硅(Si)发生氧化反应时，会有少量的Si-H键、Si-OH键生成。由于Si-H键、Si-OH键的稳定性较差，会造成氧化层(例如栅氧化膜)中产生杂质缺陷。再者，由于活化自由基的氧原子在硅与二氧化硅的界面处反应快速，使得生成的二氧化硅的一部分尚未规则排列就已经发生反应，因此容易在上述界面处形成空隙，同样给氧化层带来了缺陷。

技术实现思路

[0003]本专利技术的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种能够改善氧化层产生杂质和空隙缺陷的氧化层的形成方法。
[0004]本专利技术的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种半导体结构。
[0005]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供一种氧化层的形成方法；其中，包含以下步骤：
[0007]提供基底；
[0008]形成氧化薄膜结构，向反应环境中通入氢气，并通入氧气，在所述基底表面形成氧化薄膜结构；
[0009]退火处理，向反应环境中通入补偿气体，对所述氧化薄膜结构进行脉冲式退火处理，以形成氧化层薄膜；
[0010]重复至少两个包含上述步骤的循环，在所述基底表面形成叠置的至少两层所述氧化层薄膜，以此形成氧化层。
[0011]根据本专利技术的其中一个实施方式，在所述退火阶段，向所述反应环境中通入氧气，且所述补偿气体的惰性高于氧气。
[0012]根据本专利技术的其中一个实施方式，形成氧化薄膜结构时的氧气的通入，与退火处理时的氧气的通入，为连续的通入氧气的过程。
[0013]根据本专利技术的其中一个实施方式，在至少一个循环中，还包含以下步骤：
[0014]形成所述氧化薄膜结构后，将反应环境抽真空。
[0015]根据本专利技术的其中一个实施方式，在形成氧化薄膜结构的步骤中，向反应环境中通入氢气和氧气时，包含以下步骤：
[0016]向反应环境中通入氢气；
[0017]在氢气通入的过程中，向反应环境中通入氧气。
[0018]根据本专利技术的其中一个实施方式，在退火处理的步骤中，通入的所述氧气与所述补偿气体的含量比例为2:100～15:100。
[0019]根据本专利技术的其中一个实施方式，退火处理的处理时间为2s～60s；和/或，退火处理的处理温度为600℃～1200℃。
[0020]根据本专利技术的其中一个实施方式，在同一循环中，形成氧化薄膜结构的步骤的处理温度，与退火处理的步骤的处理温度相同。
[0021]根据本专利技术的其中一个实施方式，所述补偿气体包含氦气或者氮气。
[0022]根据本专利技术的另一个方面，提供一种半导体结构；其中，所述半导体结构的基底表面通过本专利技术提出的并在上述实施方式中所述的氧化层的形成方法形成有氧化层。
[0023]由上述技术方案可知，本专利技术提出的氧化层的形成方法及半导体结构的优点和积极效果在于：
[0024]本专利技术提出的氧化层的形成方法，采用补偿气体进行脉冲式的退火处理，能够减少二氧化硅中存在的不稳定的Si-H键和Si-OH键。并且，本专利技术采用多个循环交替进行氧化薄膜结构的形成和退火处理，延长了采用补偿气体的退火处理阶段，以此为半导体结构基底的表面缺陷的自愈提供了更加充分的时间和热能，使基底的表面和界面的缺陷明显减少，使半导体结构的产品良率大幅提升。
附图说明
[0025]通过结合附图考虑以下对本专利技术的优选实施方式的详细说明，本专利技术的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本专利技术的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：
[0026]图1是根据一示例性实施方式示出的氧化层的形成方法的一个步骤中的工艺示意图；
[0027]图2是经由图1示出的工艺步骤处理后的半导体结构的结构示意图；
[0028]图3是根据一示例性实施方式示出的氧化层的形成方法的另一个步骤中的工艺示意图；
[0029]图4是经由图3示出的工艺步骤处理后的半导体结构的结构示意图；
[0030]图5是根据一示例性实施方式示出的氧化层的形成方法中关于各气体通入状态的工艺时序图；
[0031]图6是根据另一示例性实施方式示出的氧化层的形成方法中关于各气体通入状态的工艺时序图；
[0032]图7是根据另一示例性实施方式示出的氧化层的形成方法中关于各气体通入状态的工艺时序图。
[0033]附图标记说明如下：
[0034]100.基底；
[0035]200.氧化薄膜结构；
[0036]201.氧化层薄膜；
[0037]210.空隙；
[0038]220.Si-H键和Si-OH键；
[0039]300.氧化层。
具体实施方式
[0040]体现本专利技术特征与优点的典型实施例将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本专利技术能够在不同的实施例上具有各种的变化，其皆不脱离本专利技术的范围，且其中的说明及附图在本质上是作说明之用，而非用以限制本专利技术。
[0041]在对本专利技术的不同示例性实施方式的下面描述中，参照附图进行，所述附图形成本专利技术的一部分，并且其中以示例方式显示了可实现本专利技术的多个方面的不同示例性结构、系统和步骤。应理解的是，可以使用部件、结构、示例性装置、系统和步骤的其他特定方案，并且可在不偏离本专利技术范围的情况下进行结构和功能性修改。而且，虽然本说明书中可使用术语“之上”、“之间”、“之内”等来描述本专利技术的不同示例性特征和元件，但是这些术语用于本文中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。本说明书中的任何内容都不应理解为需要结构的特定三维方向才落入本专利技术的范围内。
[0042]参阅图1，其代表性地示出了本专利技术提出的氧化层的形成方法的一个步骤中的工艺示意图。在该示例性实施方式中，本专利技术提出的氧化层的形成方法是以应用于半导体存储器件，特别是应用于内存组件装置的构造工艺为例进行说明的。本领域技术人员容易理解的是，为将本专利技术的相关设计应用于其他类型的半导体结构中，而对下述的具体实施方式做出多种改型、添加、替代、删除或其他变化，这些变化仍在本专利技术提出的氧化层的形成方法的原理的范围内。
[0043]配合参阅图2至图7，图2中代表性地示出了经由图1示出的工艺步骤处理后的半导体结构的结构示意图；图3中代表性地示出了另一个步骤中的工艺示意图；图4中代表性地示出了经由图3示出的工艺步骤处理后的半导体结构的结构示意图；图5至图7分别代表性地示出了在多个实施方式中，关于各气体通入状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氧化层的形成方法，其特征在于，包含以下步骤：提供基底；形成氧化薄膜结构，向反应环境中通入氢气，并通入氧气，在所述基底表面形成氧化薄膜结构；退火处理，向反应环境中通入补偿气体，对所述氧化薄膜结构进行脉冲式退火处理，以形成氧化层薄膜；重复至少两个包含上述步骤的循环，在所述基底表面形成叠置的至少两层所述氧化层薄膜，以此形成氧化层。2.根据权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在所述退火阶段，向所述反应环境中通入氧气，且所述补偿气体的惰性高于氧气。3.根据权利要求2所述的氧化层的形成方法，其特征在于，形成氧化薄膜结构时的氧气的通入，与退火处理时的氧气的通入，为连续的通入氧气的过程。4.根据权利要求1所述的氧化层的形成方法，其特征在于，在至少一个循环中，还包含以下步骤：形成所述氧化薄膜结构后，将反应环境抽真空。5.根据权利要求1所述的氧化层的形成方法，其特征在...

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