[发明专利]栅极结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及一种栅极结构的形成方法。

背景技术

半导体器件的栅极结构通常包括栅极以及设于栅极与衬底之间的第一氧 化层(栅氧层)，栅极结构的性能直接影响整个半导体器件的电学性能。

但是现有技术中形成的栅极结构的性能仍然不够理想，例如，栅极结构 中的第一氧化层的电性不稳定，或者等效第一氧化层厚度发生变化等均会导 致栅极结构的性能变差。

因此，如何提升形成的栅极结构的电学性能成为本领域技术人员亟待解 决的技术问题。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种栅极结构的形成方法以提升形成的栅极结 构的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种栅极结构的形成方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成第一氧化层；

采用氮离子轰击所述第一氧化层，以在所述第一氧化层表面形成第一氮 化物层；

在形成所述第一氮化物层之后，对所述衬底、第一氧化层以及第一氮化 物层进行热氧化处理；

在热氧化处理的步骤之后，在所述第一氮化物层上形成栅极。

可选的，提供衬底的步骤包括：提供硅衬底；

形成第一氧化层的步骤包括：形成二氧化硅材料的第一氧化层；

形成第一氮化物层的步骤包括：形成氮氧化硅材料的第一氮化物层。

可选的，形成第一氧化层的步骤包括：

使衬底的部分表面氧化以形成所述第一氧化层。

可选的，形成第一氧化层的步骤包括：

使氧化温度在650～1000摄氏度的范围内，氧气流量在0.1～10标准升每 分钟的范围内，氧化时间在2～60分钟的范围内。

可选的，形成第一氧化层的步骤之后，形成第一氮化物层的步骤之前， 所述形成方法还包括：

在所述衬底与第一氧化层之间形成第二氮化物层。

可选的，形成第二氮化物层的步骤包括：形成氮原子的浓度在2％～10％ 范围内的第二氮化物层。

可选的，通过向衬底表面热扩散氮离子的方式形成所述第二氮化物层。

可选的，采用一氧化氮或者一氧化二氮气体作为热扩散氮离子的离子源。

可选的，形成第一氮化物层的步骤包括：使形成的第一氮化物层中氮原 子的浓度在10％～25％的范围内。

可选的，形成第一氮化物层的步骤包括：采用等离子产生装置产生氮离 子轰击所述第一氧化层，以形成所述第一氮化物层，并使等离子产生装置的 功率在200～1500瓦的范围内，等离子轰击所述第一氧化层时周围环境压强 在5～5000毫托的范围内，温度在23～500摄氏度的范围内，氮气的流量在5～ 1000标准毫升/分钟的范围内。

可选的，对衬底、第一氧化层以及第一氮化物层进行热氧化处理的步骤 包括：使热氧化处理的温度在650～1050摄氏度的范围内，通入的氧气的流 量在0.1～10标准升每分钟的范围内，热氧化处理的时间在5～3600秒的范围 内。

可选的，对衬底、第一氧化层以及第一氮化物层进行热氧化处理的步骤 还包括：在所述衬底与所述第一氧化层相对的表面形成第二氧化层。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

第一氧化层与栅极之间为竖直方向的叠层结构，第一氧化层的侧壁露出 进而容易被氧化，而第一氧化层的侧壁部分相对于中心部分更容易被氧化， 进而可能形成两侧的侧壁较厚，中心部分较薄的鸟嘴结构；

本发明通过氮离子轰击所述第一氧化层以在所述第一氧化层表面以形成 第一氮化物层可以使所述第一氧化层保持平整，进而能够减少所述鸟嘴结构 缺陷，并且，第一氮化物层能够在一定程度上抑制第一氧化层的被氧化程度， 进而进一步抑制了鸟嘴结构的形成。