CN117524851B - 氧化硅薄膜的制备方法及半导体结构 - Google Patents

氧化硅薄膜的制备方法及半导体结构 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种氧化硅薄膜的制备方法及半导体结构。该制备方法包括：提供前驱体溶液，用所述前驱体溶液形成初始前驱体；对所述初始前驱体进行微波处理；对微波处理后的所述初始前驱体进行氮等离子体处理得到前驱体；在水汽环境下对所述前驱体进行退火，形成氧化硅薄膜。本公开利于降低生产成本并提升氧化硅薄膜的制程稳定性及生产良率。

Description

氧化硅薄膜的制备方法及半导体结构
技术领域
本公开涉及半导体薄膜生长技术领域，特别是涉及一种氧化硅薄膜的制备方法及半导体结构。
背景技术
随着存储器工艺尺寸的不断微缩，具备优异填洞性能的氧化硅（SiO2）制程越发受到各大晶圆厂的青睐。目前，SOD (Spin-On Dielectric)作为一种旋转涂布的制程，因其工艺条件温和且填洞性能优异，可被广泛应用到各类工艺器件的生产中，尤其是氧化硅薄膜的制程中。然而，SOD制程的前驱体spinfil（即旋涂介电材料） 价格昂贵且原料难以长期保存，使得各大晶圆厂的生产成本居高不下。
发明内容
基于此，本公开实施例提供了一种氧化硅薄膜的制备方法及半导体结构，利于降低生产成本并提升氧化硅薄膜的制程稳定性及生产良率。
为了实现上述目的，一方面，本公开一些实施例提供了一种氧化硅薄膜的制备方法，包括如下步骤。
提供前驱体溶液，用前驱体溶液形成初始前驱体。
对初始前驱体进行微波处理。
对微波处理后的初始前驱体进行氮等离子体处理得到前驱体。
在水汽环境下对前驱体进行退火，形成氧化硅薄膜。
在本公开一些实施例中，前驱体溶液包括活化剂。
在本公开一些实施例中，前驱体溶液的溶质包括聚硅氧烷。前驱体溶液的溶剂包括二甲基甲酰胺或二甲基亚砜。活化剂包括聚山梨酯。
在本公开一些实施例中，前驱体溶液中溶质的质量分数的取值范围为：0.5%~2%。
在本公开一些实施例中，用前驱体溶液形成初始前驱体，包括：基于旋转工作台将前驱体溶液旋涂至衬底上；烘烤旋涂有前驱体溶液的衬底以形成初始前驱体。
在本公开一些实施例中，烘烤形成初始前驱体的烘烤温度的取值范围为90℃~200℃。旋涂前驱体溶液时的旋涂转速的取值范围为500r/min~1500r/min。
在本公开一些实施例中，微波处理的输出功率的取值范围为2000W~3000W。
在本公开一些实施例中，氮等离子体处理的输出功率的取值范围为450W~800W，氮等离子体处理的射频周期的取值范围为45s~70s。
在本公开一些实施例中，氮等离子体处理的含氮气体包括：N2、 N2O、NO2和N2O3中的至少一种。含氮气体的流量取值范围为4800sccm~6000sccm。
另一方面，本公开一些实施例还提供了一种半导体结构，包括：根据上述任一些实施例所述的方法得到的氧化硅薄膜。
本公开实施例可以/至少具有以下优点：
本公开实施例中，可以提供前驱体溶液以用前驱体溶液形成初始前驱体。这样在对初始前驱体进行微波处理后，可以对微波处理后的初始前驱体进行氮等离子体处理得到前驱体。之后，在水汽环境下对该前驱体进行退火，可以形成氧化硅薄膜。如此，相较于SOD制程的前驱体spinfil（即旋涂介电材料），本公开实施例采用上述制备方法可以极大地降低生产成本，并确保该前驱体能够在水汽环境下退火后充分转换为氧化硅薄膜，以有效提升氧化硅薄膜的制程稳定性及生产良率。
本公开的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本公开的其他特征、目的和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一些实施例中提供的一种氧化硅薄膜的制备方法的流程示意图；
图2为一些实施例中提供的一种氧化硅薄膜的制备过程图；
图3为一些实施例中提供的一种氧化硅薄膜的制备方法的化学机理示意图；
图4为一些实施例中提供的一种氧化硅薄膜的制备装置中旋转工作台及工艺腔室的结构示意图；
图5为一些实施例中提供的一种氧化硅薄膜的制备装置中热处理设备的结构示意图；
图6为一些实施例的能量色散X射线谱；
图7为一些实施例的红外吸收光谱；
图8为一些实施例的氧化硅薄膜的厚度分布图。
附图标记说明：
1-旋转工作台，10-衬底，11-前驱体溶液，12-初始前驱体，13-前驱体，2-工艺腔室，21-微波发生器，22-射频发生器，3-热处理设备，31-支撑结构，32-晶圆存储盒。
具体实施方式
为了便于理解本公开，下面将参照相关附图对本公开进行更全面的描述。附图中给出了本公开的首选实施例。但是，本公开可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本公开的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本公开的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本公开。
应当明白，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。
随着存储器工艺尺寸的不断微缩，具备优异填洞性能的氧化硅（SiO2）制程越发受到各大晶圆厂的青睐。目前，SOD (Spin-On Dielectric)作为一种旋转涂布的制程，因其工艺条件温和且填洞性能优异，可被广泛应用到各类工艺器件的生产中，尤其是氧化硅薄膜的制程中。然而，SOD制程的前驱体spinfil（即旋涂介电材料） 价格昂贵且原料难以长期保存，使得各大晶圆厂的生产成本居高不下。并且，SOD制程的前驱体spinfil（即旋涂介电材料）自身化学性质过于活泼，容易在进入炉管前就与空气中的水或氨气等小分子提前发生反应，使得前驱体spinfil的表面提前转化而底层薄膜转化不完全，从而对后续制程造成严重影响。
基于此，本公开实施例提供了一种氧化硅薄膜的制备方法及其制备装置，利于降低生产成本并提升氧化硅薄膜的制程稳定性及生产良率。
请参阅图1，本公开一些实施例提供了一种氧化硅薄膜的制备方法，包括如下步骤S100~S400。
S100，前驱体溶液，用前驱体溶液形成初始前驱体。
示例地，前驱体溶液包括但不限于含硅、氧、碳及氢的高分子聚合物溶液。
S200，对初始前驱体进行微波处理。
示例地，微波处理可以使初始前驱体中的硅氧键发生断裂。
S300，对微波处理后的初始前驱体进行氮等离子体处理得到前驱体。
示例地，氮等离子体可以和初始前驱体中断裂硅氧键形成的硅离子反应以形成硅氮键。
S400，于水汽环境下对前驱体进行退火，形成氧化硅薄膜。
示例地，步骤S400中于水汽环境下对前驱体进行退火，可以为炉管退火。
本公开实施例中，可以提供前驱体溶液以用前驱体溶液形成初始前驱体。这样在对初始前驱体进行微波处理后，可以对微波处理后的初始前驱体进行氮等离子体处理得到前驱体。之后，在水汽环境下对该前驱体进行退火，可以形成氧化硅薄膜。如此，相较于SOD制程的前驱体spinfil（即旋涂介电材料），本公开实施例采用上述制备方法可以极大地降低生产成本，并确保该前驱体能够在水汽环境下退火后充分转换为氧化硅薄膜，以有效提升氧化硅薄膜的制程稳定性及生产良率。例如，相较于SOD制程的前驱体spinfil（即旋涂介电材料），含硅、氧、碳及氢的高分子聚合物溶液具有更低的成本以及不活泼的化学性能，这样可以步骤S400之前有效避免水分子等对初始前驱体及前驱体造成不良干扰，从而可以确保步骤S300中所得的前驱体能够于水汽环境下退火之后充分转换为氧化硅薄膜，以有效提升氧化硅薄膜的制程稳定性及生产良率。
在本公开一些实施例中，前驱体溶液包括活化剂。
在本公开一些实施例中，步骤S100中用前驱体溶液形成初始前驱体，包括：基于旋转工作台将前驱体溶液旋涂至衬底上；烘烤旋涂有前驱体溶液的衬底以形成初始前驱体。
此处，请结合图2理解，在制备获得前驱体溶液11之后，如图2中的（a）图所示，基于旋转工作台1将前驱体溶液11旋涂至衬底10表面，并确保前驱体溶液11可以均匀涂覆于衬底10表面，例如图2中的（b）图所示。之后，请参阅图2中的（c）图，对衬底10表面（即旋涂的前驱体溶液11）进行烘烤，可以得到固化的初始前驱体12。
在本公开一些实施例中，烘烤形成初始前驱体12的烘烤温度的取值范围为90℃~200℃。
示例地，烘烤形成初始前驱体12的烘烤温度可以为90℃、100℃、120℃、150℃、180℃、或200℃。
在本公开一些实施例中，旋涂前驱体溶液11时的旋涂转速的取值范围为500r/min~1500r/min。例如，旋转工作台1的转速的取值范围为500r/min~1500r/min。
示例地，旋涂前驱体溶液11时的旋涂转速可以为500r/min、800r/min、1000r/min、1200r/min或1500r/min。
可以理解，上述旋涂前驱体溶液11时的旋涂转速以及烘烤形成初始前驱体12时的烘烤温度可以匹配初始前驱体12的成膜厚度进行调整，而并不仅限于前述示例。并且，旋涂前驱体溶液11时的旋涂转速需要合理选择，不仅需要避免因转速过快导致的前驱体溶液11飞溅，也需要避免因转速过快或过慢而导致的前驱体溶液11涂覆均匀度问题。
在本公开一些实施例中，前驱体溶液11的溶质包括但不限于聚硅氧烷。示例地，可以采用如甲基硅油或二甲基硅氧烷等原料配置形成聚硅氧烷的高分子聚合物溶液。
在本公开一些实施例中，前驱体溶液11的溶剂包括但不限于二甲基甲酰胺（DMF）或二甲基亚砜（DMSO）。二甲基甲酰胺（DMF）或二甲基亚砜（DMSO）具有较好的溶解性，易于溶解聚硅氧烷，以提升前驱体溶液11的均一性，从而确保成膜质量。
在本公开一些实施例中，前驱体溶液11中的活化剂包括但不限于聚山梨酯。例如，聚山梨酯可以对前驱体溶液11（例如含硅、氧、碳及氢的高分子聚合物溶液）中的硅氧键Si-O进行有效活化，以易于后续基于前驱体溶液11形成初始前驱体12之后，可以在对初始前驱体12进行微波处理的过程中实现硅氧键Si-O的断裂操作。
在本公开一些实施例中，前驱体溶液11的溶质的质量分数的取值范围为：0.5%~2%。例如，前驱体溶液11的溶质的质量分数可以但不限于为0.5%、1%、1.2%、1.5%、1.8%或2%。本公开实施例中，前驱体溶液11的溶质质量分数的取值范围设置为：0.5%~2%，易于实现前驱体溶液11在衬底10表面的均匀涂覆，以确保成膜质量。
示例地，衬底10的材料可以为本领域公知的任意合适的衬底材料，例如可以为以下所提到的材料中的至少一种：硅(Si)、锗(Ge)、锗硅(SiGe)、碳硅(SiC)、碳锗硅(SiGeC)、砷化铟(InAs)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或者其它III/V化合物半导体，还包括这些半导体构成的多层结构等，或者为绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上层叠硅(SSOI)、绝缘体上层叠锗化硅(S-SiGeOI)、绝缘体上锗化硅(SiGeOI)以及绝缘体上锗(GeOI)，或者还可以为双面抛光硅片(Double Side Polished Wafers，DSP)等，本公开实施例对此不作限制。
需要补充的是，在烘烤形成初始前驱体12之后，请参阅图2中的（d）图及图3理解，对初始前驱体12进行微波处理，例如可以基于微波发生器产生微波，以利用该微波断裂初始前驱体12中的硅氧键Si-O来形成硅离子Si-。之后，请参阅图2中的（e）图及图3理解，对微波处理后的初始前驱体12进行氮等离子体处理得到前驱体13，例如可以在基于射频发生器解离含氮气体形成氮等离子体N-后，使氮等离子体N-与硅离子Si-反应形成硅氮键Si-N，得到前驱体13。如此，请参阅图3，于水汽环境下对前驱体13进行退火，例如于水汽环境下对形成硅氮键Si-N后的前驱体13进行炉管退火，可以形成氧化硅薄膜。
由上，可以理解，硅氧键Si-O作为硅和氧元素之间的共价键，是构成硅氧化物的基本化学键。即，在硅氧化物中，硅原子通过共价键与氧原子连接在一起，形成硅骨架。硅氧键Si-O的断裂，是指硅氧键Si-O可以在外部作用力或化学反应下发生断裂，导致硅氧化物分子或材料的结构发生改变，例如硅原子和氧原子形成自由基，并以对应的离子形式存在，易于参与进一步的化学反应。通常，硅氧键Si-O具有较高的键能，在常规条件下很难发生断裂。但在一些特殊条件下，硅氧键Si-O可以发生断裂。例如，在高温或高压条件下硅氧键Si-O的稳定性会降低，使得硅氧键Si-O容易发生断裂。例如，化学反应、光辐射或机械应力等均可以导致硅氧键Si-O断裂。本公开实施例中以微波发生器产生的微波对初始前驱体12进行微波处理致使硅氧键Si-O断裂为例进行了示意，但并不仅限于此，任意可以使硅氧键Si-O发生断裂的方式也均是允许的。
在本公开一些实施例中，初始前驱体12中的硅氧键Si-O基于微波发生器生成的微波断裂。可以理解，微波用于提供能够断裂初始前驱体12中硅氧键Si-O的能量，微波发生器的输出功率可以根据待断裂硅氧键Si-O的键能确定。如此，在微波提供能量足够的情况下，初始前驱体12中的各硅氧键Si-O均可以完全转化。
示例地，微波处理（例如微波发生器）的输出功率的取值范围为2000W~3000W。例如，微波处理的输出功率可以但不限于为2000W、2200W、2400W、2600W、2800W或3000W。
示例地，硅氧键Si-O的键能例如为422.5kJ/mol，微波处理的输出功率例如为2400W。
在本公开一些实施例中，氮等离子体处理的输出功率的取值范围为450W~800W，氮等离子体处理的射频周期的取值范围为45s~70s。
示例地，氮等离子体基于射频发生器解离含氮气体形成。氮等离子体处理的输出功率可以表现为射频发生器的输出功率。例如，射频发生器的输出功率可以但不限于为450W、500W、600W、750W或800W。
示例地，氮等离子体处理的射频周期可以但不限于为45s、50s、55s、60s、65s或70s。
在本公开一些实施例中，氮等离子体处理的含氮气体包括：N2、 N2O、NO2和N2O3中的至少一种。
示例地，氮等离子体处理的含氮气体为N2。
示例地，氮等离子体处理的含氮气体的流量取值范围为4800sccm~6000sccm。例如，含氮气体的流量可以但不限于为4800sccm、5000sccm、5200sccm、5500sccm、5800sccm或6000sccm。
值得一提的是，请结合图2和图3理解，在步骤S200中对初始前驱体12进行微波处理以形成硅离子Si-之后，可以通过步骤S300中对微波处理后的初始前驱体12进行氮等离子体处理得到前驱体13，例如可以为解离含氮气体形成氮等离子体N-，并使氮等离子体N-与硅离子Si-反应形成硅氮键Si-N，以得到前驱体13。相应地，在步骤S400中于水汽环境下对前驱体13进行退火之后，可以形成氧化硅薄膜。
可以理解，如图3中所示，在微波处理以断裂硅氧键Si-O形成硅离子Si-之后，在氮等离子体处理以使氮等离子体N-与硅离子Si反应形成硅氮键Si-N的过程中，硅离子Si-还易于与游离态的氢离子键合，获得由硅氮键Si-N和硅氢键Si-H共同构成的高分子聚合物作为前驱体13。
步骤S400中在于水汽环境下对前驱体13进行退火，例如进行炉管退火时，可以将形成有前驱体13的衬底10放置在一个特制的封闭的长管形炉膛（简称炉管）内。这个炉膛例如可以由耐高温的材料如石英制成。炉管的周围包裹着电阻丝，可以通过电阻加热将炉管加热。如此，通过精确测量和控制炉管的内部温度，可以确保炉管内的温度分布均匀并达到所需的退火温度。并且，在炉管内部的高温水汽环境下，前驱体13可以与水汽分子H2O发生反应以替换硅氮键Si-N和硅氢键Si-H为硅氧键Si-O，并使自由的氢离子H-和氮等离子体N-相互结合而生成氢气H2和氨气NH3溢出，从而获得氧化硅薄膜。
本公开一些实施例还提供了一种氧化硅薄膜的制备装置，用于实施如上一些实施例中所述的制备方法。前述氧化硅薄膜的制备方法所具有的技术优势，该氧化硅薄膜的制备装置也均具备，此处不再详述。
请参阅图4和图5，该氧化硅薄膜的制备装置包括旋转工作台1、工艺腔室2和热处理设备3。旋转工作台1用于承载衬底10，以于衬底10的表面旋涂前驱体溶液并使前驱体溶液固化形成初始前驱体。工艺腔室2内设有微波发生器21和射频发生器22；其中，微波发生器21用于产生微波，以对初始前驱体进行微波处理致使该微波能够断裂初始前驱体中的硅氧键，形成硅离子。射频发生器22用于解离含氮气体形成氮等离子体，以对微波处理后的初始前驱体进行氮等离子体处理得到前驱体，得到前驱体。热处理设备3用于在水汽环境下对前驱体进行退火，得到氧化硅薄膜。
在一些示例中，工艺腔室2与旋转工作台1可以相对独立设置，以基于旋转工作台1在于衬底10的表面旋涂（spin on）前驱体溶液并烘烤旋涂有前驱体溶液的衬底10以形成初始前驱体，之后借助于机械手臂（robot）可以将形成有初始前驱体的衬底10传送至工艺腔室2内。旋转工作台1例如可以为SOD机台。
在一些示例中，如图4中所示，旋转工作台1可设置于工艺腔室2内。旋转工作台1的台面内设有加热器，可以用于烘烤旋涂有前驱体溶液的衬底10以形成初始前驱体。工艺腔室2的顶部上方设有进气口，以用于向工艺腔室2内提供含氮气体。工艺腔室2的底部下方设有排气口，可以用于排出多余气体。
在一些示例中，请结合图4理解，微波发生器21和射频发生器22可以设置于工艺腔室2的顶部腔壁上。或者，在另一些示例中，射频发生器22还可以设置于工艺腔室2的顶部腔壁上；微波发生器21还可以设置于工艺腔室2的侧向腔壁内。可以理解，微波发生器21即使设置于工艺腔室2的腔壁外侧，也是允许的。微波发生器21的设置位置以能向工艺腔室2内施加匹配需求的微波即可。本公开实施例对此不做限定。
在一些示例中，热处理设备3可以但不限于为炉管设备。
示例地，衬底10为晶圆。如图5中所示，热处理设备3内设有支撑结构31，以及位于支撑结构31上的晶圆存储盒（Wafer boat）32。晶圆存储盒32可以用于层叠多片晶圆。热处理设备3的一侧设有进气口，以用于向热处理设备3内提供水汽，或提供氢气H2并基于高温及空气或自由态的氧离子、水分子等营造水汽环境。热处理设备3的另一侧设有排气口，可以用于排出多余气体，例如获得氧化硅薄膜时同步形成的氢气H2和氨气NH3等。
本公开实施例提供的氧化硅薄膜的制备装置，用于制备氧化硅薄膜，以利于降低生产成本并提升氧化硅薄膜的制程稳定性及生产良率。该氧化硅薄膜的制备装置的使用方法，例如可以如下所述。
首先，提供甲基硅油或二甲基硅氧烷作为前驱体溶液的溶质，提供二甲基甲酰胺（DMF）或二甲基亚砜（DMSO）作为前驱体溶液的溶剂，并提供聚山梨酯作为前驱体溶液的活化剂，配备出含硅、氧、碳及氢的高分子聚合物溶液，以构成前驱体溶液。示例地，前驱体溶液中溶质的质量分数可以但不限于为0.5%、1%、1.2%、1.5%、1.8%或2%。
之后，将衬底10固定于旋转工作台1上，并使旋转工作台1选择，以旋涂前驱体溶液至衬底10表面。此处，前驱体溶液的旋涂转速可以匹配初始前驱体的成膜厚度进行调整。并且，前驱体溶液的旋涂转速需要合理选择，不仅需要避免因转速过快导致的前驱体溶液飞溅，也需要避免因转速过快或过慢而导致的前驱体溶液涂覆均匀度问题。示例地，前驱体溶液的旋涂转速可以为500r/min、800r/min、1000r/min、1200r/min或1500r/min。
然后，开启旋转工作台1台面内的加热器，以烘烤旋涂有前驱体溶液的衬底10以形成初始前驱体。此处，烘烤形成初始前驱体的烘烤温度可以匹配初始前驱体的成膜厚度进行调整。示例地，烘烤形成初始前驱体时的烘烤温度可以为90℃、100℃、120℃、150℃、180℃、或200℃。
其次，将形成有初始前驱体的衬底10置于工艺腔室2内，开启工艺腔室2内的微波发生器21产生微波，以对初始前驱体进行微波处理致使微波断裂初始前驱体中的硅氧键Si-O。此处，微波用于提供能够断裂初始前驱体中硅氧键Si-O的能量，微波处理时微波发生器21的输出功率可以根据待断裂硅氧键Si-O的键能确定。如此，在微波提供能量足够的情况下，初始前驱体中的各硅氧键Si-O均可以完全转化，以形成硅离子Si-。
示例地，微波发生器21的输出功率可以但不限于为2000W、2200W、2400W、2600W、2800W或3000W。
再者，通过工艺腔室2顶部上方的进气口向工艺腔室2内提供含氮气体。并且，开启工艺腔室2内的射频发生器22，以产生射频解离含氮气体形成氮等离子体N-，对微波处理后的初始前驱体进行氮等离子体处理得到前驱体，具体为可以使得氮等离子体N-与初始前驱体中的硅离子Si-反应形成硅氮键Si-N，得到前驱体。工艺腔室2底部下方的排气口，可以排出多余气体。
示例地，氮等离子体处理的含氮气体包括：N2、 N2O、NO2和N2O3中的至少一种。
示例地，氮等离子体处理的含氮气体的流量可以但不限于为4800sccm、5000sccm、5200sccm、5500sccm、5800sccm或6000sccm。
示例地，氮等离子体处理时射频发生器22的输出功率可以但不限于为450W、500W、600W、750W或800W。
示例地，氮等离子体处理的射频周期可以但不限于为45s、50s、55s、60s、65s或70s。
最后，将形成有前驱体的衬底10放置于热处理设备3的晶圆存储盒32内，于水汽环境下对该衬底10进行退火处理，可以使得衬底10表面的前驱体有效转化为氧化硅薄膜。
在一些示例中，本公开实施例对前述制备设备采用下述工艺参数进行了氧化硅薄膜的制备。例如，前驱体溶液中以聚硅氧烷为溶质，该溶质的质量分数为1%；旋涂前驱体溶液时的旋涂转速为1000r/min；烘烤形成初始前驱体的烘烤温度为130℃；微波处理时微波发生器21的输出功率为2400W；氮等离子体处理时射频发生器22的输出功率为680W；氮等离子体处理时的含氮气体的流量为5200sccm；氧化硅薄膜的目标成膜厚度为486埃。
基于此，在采用本公开实施例提供的制备装置制备氧化硅薄膜的过程中，通过对所得前驱体及所得氧化硅薄膜的光谱检测，可以获得前驱体中碳、氮、氧和硅的元素分析结果如图6所示，氧化硅薄膜的硅氧键分布曲线如图7所示。其中，图6所示的氮元素含量和硅元素含量可以有效证明前驱体中硅氮键的成功转化，图7所示的硅氧键分布可以有效证明氧化硅薄膜的成功制备。并且，通过对本公开实施例所得氧化硅薄膜上多个测量点的厚度测量，可以获得氧化硅薄膜的厚度分布图如图8所示，以及确定：该氧化硅薄膜的平均厚度为486.6592埃；该氧化硅薄膜的厚度标准方差为3.1633埃，约占平均厚度的0.6%；最大厚度和最小厚度之差为11.2030埃，约占平均厚度的2.3%。可见，本公开实施例提供的氧化硅薄膜的制备装置及方法可以有效制备出匹配需求且膜厚均匀度较佳的氧化硅薄膜。
本公开一些实施例还提供了一种半导体结构，包括采用如上任一些实施例中所述的制备方法形成的氧化硅薄膜。前述氧化硅薄膜的制备方法所具有的技术优势，该半导体结构也均具备，此处不再详述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本公开的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本公开构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本公开的保护范围。因此，本公开专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，包括：
提供前驱体溶液，用所述前驱体溶液形成初始前驱体；
对所述初始前驱体进行微波处理，以在对所述初始前驱体进行微波处理的过程中实现硅氧键的断裂；
对微波处理后的所述初始前驱体进行氮等离子体处理得到前驱体；
在水汽环境下对所述前驱体进行退火，形成氧化硅薄膜。
2.根据权利要求1所述的氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液包括活化剂。
3.根据权利要求2所述的氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，
所述前驱体溶液的溶质包括聚硅氧烷；
所述前驱体溶液的溶剂包括二甲基甲酰胺或二甲基亚砜；
所述活化剂包括聚山梨酯。
4.根据权利要求3所述的氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述前驱体溶液中溶质的质量分数的取值范围为：0.5%~2%。
5.根据权利要求1所述的氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，用所述前驱体溶液形成初始前驱体，包括：基于旋转工作台将所述前驱体溶液旋涂至衬底上；
烘烤旋涂有所述前驱体溶液的所述衬底以形成所述初始前驱体。
6.根据权利要求5所述的氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，
烘烤形成所述初始前驱体的烘烤温度的取值范围为90℃~200℃；
旋涂所述前驱体溶液时的旋涂转速的取值范围为500r/min~1500r/min。
7.根据权利要求1所述的氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述微波处理的输出功率的取值范围为2000W~3000W。
8.根据权利要求1所述的氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述氮等离子体处理的输出功率的取值范围为450W~800W，所述氮等离子体处理的射频周期的取值范围为45s~70s。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的氧化硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述氮等离子体处理的含氮气体包括：N2、 N2O、NO2和N2O3中的至少一种；所述含氮气体的流量取值范围为4800sccm~6000sccm。
10.一种半导体结构，其特征在于，包括：
根据权利要求1~9中任一所述方法得到的氧化硅薄膜。
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