[发明专利]半导体结构及其制备方法

权利要求书

1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，所述制备方法至少包括以下步骤：

1)提供半导体衬底，并于所述半导体衬底内形成沟槽；

2)采用原位水汽生成工艺于所述沟槽的底部及侧壁上形成氧化硅层；

3)于所述氧化硅层中掺杂氮原子，形成氮掺杂氧化硅层；

4)重复执行步骤2)及步骤3)，以获得目标厚度的氮掺杂氧化硅层；

5)于所述沟槽中形成栅极金属层，所述栅极金属层的顶端低于所述半导体衬底的上表面。

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：在步骤5)形成所述栅极金属层之前还包括于所述氮掺杂氧化硅层的底部及侧壁上形成氮氧化硅层的步骤。

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：在步骤5)形成所述栅极金属层之前还包括于所述氮氧化硅层的底部及侧壁上形成功函数层的步骤。

4.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，步骤2)中形成所述氧化硅层及步骤3)中形成所述氮掺杂氧化硅层的步骤包括：

于工作腔室中通入含氢气体、含氮气体及含氧气体，采用原位水汽生成工艺在所述沟槽的底部及侧壁形成所述氧化硅层；

停止向所述工作腔室中通入所述含氢气体并保持其他工艺参数不变，以于所述氧化硅层中掺杂氮原子，形成所述氮掺杂氧化硅层。

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：采用脉冲的方式实现所述含氢气体的通断，所述含氢气体的脉冲时间介于0.1s～5s，步骤2)中形成所述氧化硅层的时间介于1s～4s，步骤3)中于所述氧化硅层中掺杂氮原子的时间介于0.1s～5s。

6.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：所述含氢气体包括氢气，所述含氮气体包括由一氧化二氮、一氧化氮、氮气及氮氧化物组成群组中的一种或多种的混合气体，所述含氧气体包括由一氧化二氮、一氧化氮、氧气及氮氧化物组成群组中的一种或多种的混合气体。

7.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：步骤2)中形成所述氧化硅层的厚度介于步骤3)中掺杂氮原子浓度占所述氮掺杂氧化硅层中原子浓度的0.05％～0.15％。

8.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：步骤4)中形成的所述氮掺杂氧化硅层的厚度介于2nm～6nm，形成的所述栅极金属层的厚度介于15nm～25nm，所述栅极金属层的顶端与所述半导体衬底的上表面之间的距离介于55nm～75nm。

9.一种半导体结构，其特征在于，所述半导体结构至少包括：

半导体衬底，具有位于所述半导体衬底内的沟槽；

氮掺杂氧化硅层，位于所述沟槽的底部及侧壁上；

栅极金属层，填充于所述沟槽中，所述栅极金属层的顶端低于所述半导体衬底的上表面。

10.根据权利要求9所述的半导体结构，其特征在于：所述晶体管栅极结构还包括氮氧化硅层及功函数层，所述氮氧化硅层位于所述氮掺杂氧化硅层的底部及侧壁上，所述功函数层位于所述氮氧化硅层的底部及侧壁上。

11.根据权利要求10所述的半导体结构，其特征在于：所述氮掺杂氧化硅层的厚度介于2nm～6nm，所述栅极金属层的厚度介于15nm～25nm，所述栅极金属层的顶端与所述半导体衬底的上表面之间的距离介于55nm～75nm，所述氮氧化硅层的厚度介于1.5nm～3nm。

12.根据权利要求9所述的半导体结构，其特征在于：所述氮掺杂氧化硅层中掺杂氮原子浓度占所述氮掺杂氧化硅层中原子浓度的0.05％～0.15％。