半导体结构及其制备方法技术

本申请提供一种半导体结构的制备方法及半导体结构，该制备方法包括：提供衬底，衬底包括阵列区和位于阵列区外围的外围区，外围区具有多个有源区，以及隔离各有源区的第一沟槽；在第一沟槽内形成隔离结构，隔离结构包括覆盖第一沟槽的侧壁和底壁的第一隔离层、覆盖第一隔离层的第一阻挡层、填充在第一阻挡层所围合的第二沟槽内的第二隔离层，以及位于第二隔离层上且与第一阻挡层连接的第二阻挡层，第二阻挡层至少设置在有源区沿沟道宽度方向的两侧；形成栅极结构，栅极结构位于有源区的上部。该制备方法制备的半导体结构能够阻挡隔离结构内部的氧原子在半导体结构的高温制程中扩散进入栅极结构。进入栅极结构。进入栅极结构。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其制备方法


[0001]本申请实施例涉及半导体
，尤其涉及一种半导体结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着科技的不断发展，半导体结构的应用越来越广，在计算机、通信等领域，都需要使用具有不同功能的半导体结构。
[0003]半导体结构通常包括衬底、形成于衬底上的多个有源区(Active Area，简称AA)，隔离各有源区的浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation，简称STI)结构，以及设置于浅沟槽隔离结构和有源区上部的栅极结构。然而，浅沟槽隔离结构内部的氧原子在半导体结构的高温制程中易扩散进入栅极结构，影响栅极结构的性能，进而影响半导体结构的性能。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种半导体结构的制备方法及半导体结构，用以解决沟槽隔离结构内部的氧原子在半导体结构的高温制程中扩散进入栅极结构，进而影响半导体结构的性能的技术问题。
[0005]本申请实施例为解决上述技术问题提供如下技术方案：
[0006]本申请实施例提供了一种半导体结构的制备方法，包括：
[0007]提供衬底，所述衬底包括阵列区和位于所述阵列区外围的外围区，所述外围区具有多个有源区，以及隔离各所述有源区的第一沟槽；
[0008]在所述第一沟槽内形成隔离结构，所述隔离结构包括覆盖所述第一沟槽的侧壁和底壁的第一隔离层、覆盖所述第一隔离层的第一阻挡层、填充在所述第一阻挡层所围合的第二沟槽内的第二隔离层，以及位于所述第二隔离层上且与所述第一阻挡层连接的第二阻挡层，所述第二阻挡层至少设置在所述有源区沿沟道宽度方向的两侧；
[0009]形成栅极结构，所述栅极结构位于所述有源区的上部。
[0010]在一种可能的实施方式中，在所述第一沟槽内形成隔离结构，包括：
[0011]在所述第一沟槽的侧壁和底壁形成所述第一隔离层，所述第一隔离层围合形成第三沟槽；
[0012]在所述第三沟槽的侧壁和底壁形成所述第一阻挡层，所述第一阻挡层围合形成所述第二沟槽；
[0013]在所述第二沟槽内形成所述第二隔离层，所述第二隔离层背离所述第二沟槽的底壁的表面低于形成所述有源区的衬底的上表面，且所述第二隔离层背离所述第二沟槽的底壁的表面，与形成所述有源区的衬底的上表面之间的垂直距离为第一预设距离；
[0014]在所述第二隔离层上形成所述第二阻挡层，所述第二阻挡层与所述第一阻挡层连接。
[0015]在一种可能的实施方式中，所述第一预设距离为80埃
‑
200埃。
[0016]在一种可能的实施方式中，所述第二阻挡层包括两部分，其中一部分为第二阻挡
层一，另一部分为第二阻挡层二，所述第二阻挡层一和所述第二阻挡层二间隔设置，且所述第二阻挡层一和所述第二阻挡层二分别与位于所述第二隔离层相对的两侧的所述第一阻挡层连接；在所述第二隔离层上形成所述第二阻挡层，所述第二阻挡层与所述第一阻挡层连接，包括：
[0017]在所述第二隔离层上形成第二初始阻挡层；
[0018]去除部分所述第二初始阻挡层，保留位于所述有源区周边的部分所述第二初始阻挡层，形成所述第二阻挡层。
[0019]在一种可能的实施方式中，去除部分所述第二初始阻挡层，保留的所述第二初始阻挡层形成所述第二阻挡层，包括：
[0020]在形成所述有源区的衬底和位于所述衬底周边的部分所述第二初始阻挡层上形成光刻胶层，所述光刻胶层在所述衬底上的正投影覆盖所述有源区；
[0021]以所述光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第二初始阻挡层，以形成所述第二阻挡层；
[0022]去除所述光刻胶层。
[0023]在一种可能的实施方式中，所述光刻胶层的外轮廓在所述衬底上的正投影与所述有源区的上表面的外轮廓在所述衬底上的正投影之间的间距为30nm
‑
50nm。
[0024]在一种可能的实施方式中，形成栅极结构，包括：
[0025]在所述有源区和所述隔离结构上沉积初始栅极；
[0026]去除位于所述第二隔离层上的部分所述初始栅极，以形成所述栅极结构，所述栅极结构沿所述沟道宽度方向的两端覆盖与所述有源区相邻的两个第二阻挡层。
[0027]在一种可能的实施方式中，位于有源区沿所述沟道宽度方向的任意一侧，所述栅极结构的外边缘与所述第二阻挡层背离所述有源区的一侧之间的间距为30nm
‑
50nm。
[0028]在一种可能的实施方式中，去除位于所述第二隔离层上的部分所述初始栅极，以形成所述栅极结构之后，还包括：
[0029]在所述栅极结构的周边形成间隔层。
[0030]在一种可能的实施方式中，在所述有源区和所述隔离结构上沉积初始栅极，包括：
[0031]在所述有源区和所述隔离结构上沉积界面层；
[0032]在所述界面层上沉积高K介电层；
[0033]在所述高K介电层上沉积覆盖层；
[0034]在所述覆盖层上沉积功函数层；
[0035]在所述功函数层上沉积多晶硅层。
[0036]在一种可能的实施方式中，所述有源区为P型有源区，和/或N型有源区。
[0037]通过本申请实施例提供的制备方法制备的半导体结构在沟道长度方向上，通过间隔层来阻挡氧原子的扩散进入栅极结构，同时，在沟道的宽度方向上，通过第二阻挡层来阻挡隔离结构内部的氧原子在半导体结构的高温制程中扩散进入栅极结构，以此来改善或者避免由于氧扩散效应导致栅氧化层(界面层和高K介电层)的偶极子减少，进而影响栅极结构的性能的情况，从而提高半导体结构的性能。
[0038]本申请实施例还提供了一种半导体结构，该半导体结构包括：
[0039]衬底，所述衬底包括阵列区和位于所述阵列区外围的外围区，所述外围区具有包括多个有源区，以及隔离各所述有源区的第一沟槽，所述第一沟槽内设置有隔离结构，所述
隔离结构包括覆盖所述第一沟槽的侧壁和底壁的第一隔离层、覆盖所述第一隔离层的第一阻挡层、填充在所述第一阻挡层所围合的第二沟槽内的第二隔离层，以及位于所述第二隔离层上且与所述第一阻挡层连接的第二阻挡层，所述第二阻挡层至少设置于所述有源区沿沟道宽度方向的两侧；
[0040]栅极结构，所述栅极结构位于所述有源区的上部。
[0041]本申请实施例提供的半导体结构的有益效果与上述半导体结构的制备方法的有益效果相同，在此不再赘述。
[0042]在一种可能的实施方式中，在位于有源区沿沟道宽度方向的一侧的所述隔离结构中，所述第二阻挡层包括两部分，其中一部分为第二阻挡层一，另一部分为第二阻挡层二，所述第二阻挡层一和所述第二阻挡层二间隔设置，且所述第二阻挡层一和所述第二阻挡层二分别与位于所述第二隔离层相对的两侧的所述第一阻挡层连接。
附图说明
[0043]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括阵列区和位于所述阵列区外围的外围区，所述外围区具有多个有源区，以及隔离各所述有源区的第一沟槽；在所述第一沟槽内形成隔离结构，所述隔离结构包括覆盖所述第一沟槽的侧壁和底壁的第一隔离层、覆盖所述第一隔离层的第一阻挡层、填充在所述第一阻挡层所围合的第二沟槽内的第二隔离层，以及位于所述第二隔离层上且与所述第一阻挡层连接的第二阻挡层，所述第二阻挡层至少设置在所述有源区沿沟道宽度方向的两侧；形成栅极结构，所述栅极结构位于所述有源区的上部。2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在所述第一沟槽内形成隔离结构，包括：在所述第一沟槽的侧壁和底壁形成所述第一隔离层，所述第一隔离层围合形成第三沟槽；在所述第三沟槽的侧壁和底壁形成所述第一阻挡层，所述第一阻挡层围合形成所述第二沟槽；在所述第二沟槽内形成所述第二隔离层，所述第二隔离层背离所述第二沟槽的底壁的表面低于形成所述有源区的衬底的上表面，且所述第二隔离层背离所述第二沟槽的底壁的表面，与形成所述有源区的衬底的上表面之间的垂直距离为第一预设距离；在所述第二隔离层上形成所述第二阻挡层，所述第二阻挡层与所述第一阻挡层连接。3.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述第一预设距离为80埃
‑
200埃。4.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述第二阻挡层包括两部分，其中一部分为第二阻挡层一，另一部分为第二阻挡层二，所述第二阻挡层一和所述第二阻挡层二间隔设置，且所述第二阻挡层一和所述第二阻挡层二分别与位于所述第二隔离层相对的两侧的所述第一阻挡层连接；在所述第二隔离层上形成所述第二阻挡层，所述第二阻挡层与所述第一阻挡层连接，包括：在所述第二隔离层上形成第二初始阻挡层；去除部分所述第二初始阻挡层，保留位于所述有源区周边的部分所述第二初始阻挡层，形成所述第二阻挡层。5.根据权利要求4所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，去除部分所述第二初始阻挡层，保留的所述第二初始阻挡层形成所述第二阻挡层，包括：在形成所述有源区的衬底和位于所述有源区周边的部分所述第二初始阻挡层上形成光刻胶层，所述光刻胶层在所述衬底上的正投影覆盖所述有源区；以所述光刻胶层为掩膜，刻蚀所述第二初始阻挡层，以形成所述第二阻挡层；去除所述光刻胶层。6.根据权利要求5所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，...

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