本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計及制造,特別是涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制備方法、存儲器。
背景技術(shù):
1、在集成電路設(shè)計及制造技術(shù)領(lǐng)域,隨著工藝的尺寸微縮,存儲器中的電容器的深寬比隨之呈倍數(shù)增加,導(dǎo)致存儲器的工藝微縮愈發(fā)困難。研究人員通過構(gòu)建三維結(jié)構(gòu)以有效應(yīng)對工藝微縮帶來的挑戰(zhàn),能夠?qū)崿F(xiàn)在單位晶圓面積上產(chǎn)出更多的芯片,獲得具有更高的集成密度以及更大的存儲容量的存儲器,從而達(dá)到降低成本的目的。因此,具有三維結(jié)構(gòu)的存儲器已逐漸成為目前存儲器的重要研究方向之一。
2、然而,目前用于制造三維存儲器的傳統(tǒng)制造工藝,刻蝕難度較大,工藝流程復(fù)雜,且容易產(chǎn)生寄生溝道,影響了三維存儲器結(jié)構(gòu)及性能的進(jìn)一步提升。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、基于此,本公開提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制備方法、存儲器,至少能夠降低刻蝕難度,簡化工藝流程,消除寄生溝道的影響。
2、為了解決上述技術(shù)問題及其他問題,根據(jù)一些實施例,本公開的一方面提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,在一些實施例中,包括:
3、提供襯底,于襯底上形成疊層結(jié)構(gòu);疊層結(jié)構(gòu)包括沿垂直襯底方向交替層疊的犧牲層及介質(zhì)層;
4、刻蝕疊層結(jié)構(gòu),形成沿第一方向延伸的刻蝕槽及字線溝槽,字線溝槽位于刻蝕槽相對的兩側(cè)且與刻蝕槽相連通;第一方向與襯底的上表面相平行;
5、于字線溝槽內(nèi)形成虛擬字線;
6、于字線溝槽相對的兩側(cè)形成字線釋放孔;
7、基于字線釋放孔去除虛擬字線,以釋放字線溝槽;
8、于字線溝槽內(nèi)形成字線結(jié)構(gòu)及預(yù)設(shè)溝道層,字線結(jié)構(gòu)包括字線導(dǎo)電層、包覆于字線導(dǎo)電層外圍的柵介質(zhì)層,預(yù)設(shè)溝道層包覆于柵介質(zhì)層外圍;
9、去除字線釋放孔暴露出的預(yù)設(shè)溝道層以形成溝道層,溝道層沿所述第一方向間隔排布。
10、在一些實施例中,刻蝕槽將疊層結(jié)構(gòu)分割為沿第二方向間隔排布的子疊層結(jié)構(gòu),第二方向與第一方向相垂直,且與襯底的上表面相平行;于字線溝槽內(nèi)形成虛擬字線之后,于字線溝槽相對的兩側(cè)形成字線釋放孔之前,還包括:
11、于刻蝕槽內(nèi)填滿位線材料層;
12、刻蝕位線材料層及子疊層結(jié)構(gòu),以形成多個位線隔離槽及多個電容釋放孔;各位線隔離槽均沿第二方向延伸,且多個位線隔離槽沿第一方向間隔排布,以形成多個沿第一方向間隔排布的位線;多個電容釋放孔沿第一方向間隔排布,且與位線隔離槽對應(yīng)設(shè)置;
13、形成第一填充介質(zhì)層,第一填充介質(zhì)層填滿位線隔離槽及電容釋放孔;
14、于字線溝槽相對的兩側(cè)形成字線釋放孔包括:于字線溝槽相對兩側(cè)的第一填充介質(zhì)層內(nèi)形成字線釋放孔。
15、在一些實施例中,形成第一填充介質(zhì)層之后,于字線溝槽相對的兩側(cè)形成字線釋放孔之前,還包括:
16、去除保留的犧牲層,以形成電容孔;
17、于電容孔內(nèi)形成電容結(jié)構(gòu)。
18、在一些實施例中,形成第一填充介質(zhì)層之后,去除保留的犧牲層,以形成電容孔之前,還包括:去除部分子疊層結(jié)構(gòu),以于子疊層結(jié)構(gòu)遠(yuǎn)離刻蝕槽的一側(cè)裸露出襯底的部分上表面;
19、電容結(jié)構(gòu)包括下電極層、位于下電極層表面的電容介質(zhì)層及位于電容介質(zhì)層表面的上電極層;電容結(jié)構(gòu)還位于襯底裸露的上表面,位于刻蝕槽同一側(cè)的多個電容結(jié)構(gòu)共用上電極層。
20、在一些實施例中,于字線溝槽內(nèi)形成字線結(jié)構(gòu)及預(yù)設(shè)溝道層,包括:
21、于字線釋放孔內(nèi)及字線溝槽內(nèi)均形成字線導(dǎo)電材料層、柵介質(zhì)材料層及溝道材料層;
22、去除位于字線釋放孔內(nèi)的字線導(dǎo)電材料層、柵介質(zhì)材料層,及溝道材料層,以形成字線結(jié)構(gòu)及預(yù)設(shè)溝道層。
23、在一些實施例中,于字線溝槽內(nèi)形成虛擬字線,包括:于字線溝槽內(nèi)形成無定形碳層作為虛擬字線。
24、在一些實施例中,犧牲層包括氮化硅層,介質(zhì)層包括氧化硅層。
25、在一些實施例中,去除字線釋放孔暴露出的預(yù)設(shè)溝道層之后,形成去除間隙;去除字線釋放孔暴露出的預(yù)設(shè)溝道層之后,還包括:
26、形成第二填充介質(zhì)層,第二填充介質(zhì)層填滿字線釋放孔及去除間隙。
27、根據(jù)一些實施例,本公開的另一方面提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),包括襯底、字線結(jié)構(gòu)以及溝道層;襯底上形成有沿垂直襯底方向間隔層疊的介質(zhì)層,以及沿第一方向延伸的刻蝕槽及字線溝槽,字線溝槽位于刻蝕槽相對的兩側(cè)且與刻蝕槽相連通;第一方向與襯底的上表面相平行;字線結(jié)構(gòu)位于字線溝槽內(nèi),字線結(jié)構(gòu)包括字線導(dǎo)電層以及包覆于字線導(dǎo)電層外圍的柵介質(zhì)層;溝道層沿第一方向間隔排布,包覆于部分柵介質(zhì)層外圍。
28、在一些實施例中,刻蝕槽內(nèi)設(shè)置有沿第二方向間隔排布的位線及位線隔離結(jié)構(gòu),第二方向與第一方向相垂直,且與襯底的上表面相平行;位線隔離結(jié)構(gòu)包括第一填充介質(zhì)層及第二填充介質(zhì)層,第一填充介質(zhì)層位于相鄰的位線之間,第二填充介質(zhì)層位于第一填充介質(zhì)層的兩側(cè)。
29、在一些實施例中,半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括多個電容結(jié)構(gòu);電容結(jié)構(gòu)位于字線溝槽遠(yuǎn)離刻蝕槽的一側(cè),且沿第一方向延伸;電容結(jié)構(gòu)包括下電極層、位于下電極層表面的電容介質(zhì)層及位于電容介質(zhì)層表面的上電極層;下電極層與溝道層相接觸;電容結(jié)構(gòu)還位于襯底裸露的上表面,位于刻蝕槽同一側(cè)的多個電容結(jié)構(gòu)共用上電極層。
30、根據(jù)一些實施例,本公開的又一方面提供一種存儲器,包括上述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。
31、本公開實施例可以/至少具有以下優(yōu)點:
32、本公開實施例中,通過刻蝕疊層結(jié)構(gòu),形成沿第一方向延伸的刻蝕槽及字線溝槽,減少了刻蝕工藝難度。并且,通過于字線溝槽內(nèi)形成虛擬字線,于字線溝槽相對的兩側(cè)形成字線釋放孔,再基于字線釋放孔去除虛擬字線,以釋放字線溝槽,避免了在細(xì)狹縫處沉積溝道層,降低了工藝難度。以及,于字線溝槽內(nèi)形成字線結(jié)構(gòu),字線結(jié)構(gòu)包括字線導(dǎo)電層、包覆于字線導(dǎo)電層外圍的柵介質(zhì)層,溝道層沿第一方向間隔排布,包覆于部分柵介質(zhì)層外圍,從而形成水平的全環(huán)繞型溝道(channel-all-around,簡稱caa)結(jié)構(gòu),有利于節(jié)省結(jié)構(gòu)尺寸與工藝堆疊,以提高器件的存儲密度。之后,去除字線釋放孔暴露出的溝道層,消除寄生溝道的影響。如此,本公開實施例能夠簡化工藝流程,并且提高存儲器的性能。
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,包括:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,所述刻蝕槽將所述疊層結(jié)構(gòu)分割為沿第二方向間隔排布的子疊層結(jié)構(gòu),所述第二方向與所述第一方向相垂直,且與所述襯底的上表面相平行;于所述字線溝槽內(nèi)形成虛擬字線之后,于所述字線溝槽相對的兩側(cè)形成字線釋放孔之前,還包括:
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,形成第一填充介質(zhì)層之后,于所述字線溝槽相對的兩側(cè)形成字線釋放孔之前,還包括:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,于所述字線溝槽內(nèi)形成字線結(jié)構(gòu)及預(yù)設(shè)溝道層,包括:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,于所述字線溝槽內(nèi)形成虛擬字線,包括:
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,所述犧牲層包括氮化硅層,所述介質(zhì)層包括氧化硅層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法,其特征在于,去除所述字線釋放孔暴露出的所述預(yù)設(shè)溝道層之后,形成去除間隙;去除所述字線釋放孔暴露出的所述預(yù)設(shè)溝道層之后,還包括:
9.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),其特征在于,包括:
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),其特征在于,所述刻蝕槽內(nèi)設(shè)置有沿第二方向間隔排布的位線及位線隔離結(jié)構(gòu),所述第二方向與所述第一方向相垂直,且與所述襯底的上表面相平行;
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu),其特征在于,還包括多個電容結(jié)構(gòu);所述電容結(jié)構(gòu)位于所述字線溝槽遠(yuǎn)離所述刻蝕槽的一側(cè),且沿第一方向延伸;
12.一種存儲器,其特征在于,包括: