CN115440668A - 半导体结构及其形成方法 - Google Patents
半导体结构及其形成方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115440668A CN115440668A CN202110613570.8A CN202110613570A CN115440668A CN 115440668 A CN115440668 A CN 115440668A CN 202110613570 A CN202110613570 A CN 202110613570A CN 115440668 A CN115440668 A CN 115440668A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- bit line
- isolation layer
- substrate
- isolation
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 255
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 130
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 489
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 48
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 48
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 37
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 33
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims description 24
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 18
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 10
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 6
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 6
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 4
- 125000006850 spacer group Chemical group 0.000 claims description 4
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 abstract description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000005429 filling process Methods 0.000 description 3
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000015654 memory Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76802—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics
- H01L21/76805—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing by forming openings in dielectrics the opening being a via or contact hole penetrating the underlying conductor
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/48—Data lines or contacts therefor
- H10B12/482—Bit lines
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76895—Local interconnects; Local pads, as exemplified by patent document EP0896365
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/48—Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
- H01L23/481—Internal lead connections, e.g. via connections, feedthrough structures
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/528—Geometry or layout of the interconnection structure
- H01L23/5283—Cross-sectional geometry
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
- H01L23/522—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body
- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
- H01L23/5329—Insulating materials
- H01L23/53295—Stacked insulating layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
- H10B12/30—DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells
- H10B12/48—Data lines or contacts therefor
- H10B12/485—Bit line contacts
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C5/00—Details of stores covered by group G11C11/00
- G11C5/06—Arrangements for interconnecting storage elements electrically, e.g. by wiring
- G11C5/063—Voltage and signal distribution in integrated semi-conductor memory access lines, e.g. word-line, bit-line, cross-over resistance, propagation delay
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Geometry (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Abstract
本发明涉及一种半导体结构及其形成方法。所述半导体结构的形成方法包括如下步骤:提供基底,所述基底内具有多个位线接触区以及位于相邻所述位线接触区之间的隔离区;于所述基底内形成凹槽,所述凹槽的底部暴露所述位线接触区以及与所述位线接触区相邻的所述隔离区;形成至少覆盖所述凹槽侧壁的接触区隔离层;形成覆盖所述接触区隔离层表面并填充所述凹槽的位线接触层,所述位线接触层与所述凹槽底部的所述位线接触区接触;形成位于所述位线接触层上的位线层。本发明避免了对基底内有源区侧壁的损伤,有效减少甚至是避免了位线漏电的问题,还可以防止位线接触层与电容接触层之间短路。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域,尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
背景技术
动态随机存储器等半导体结构的发展追求高速度、高集成度、低功耗。随着半导体结构尺寸的微缩,尤其是在关键尺寸小于17nm的动态随机存储器制造过程中,位线接触孔内形成的位线接触层的形貌决定着位线的阻值以及电流强度。位线接触孔内的位线接触层的缺陷会给位线结构带来严重的漏电问题。然而,当前半导体结构的制程存在如下问题:形成位线结构的工艺复杂,成本高昂;在形成位线结构的过程中极易对有源区侧壁造成损伤;由于尺寸的微缩,导致位线接触层与电容接触层之间容易出现短路问题。
因此,如何优化半导体结构的制造流程,改善半导体结构的电性能,提高半导体结构的良率,是当前亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种半导体结构及其形成方法,用于解决现有的半导体结构制造流程复杂的问题,并改善半导体结构的电性能,提高半导体结构的良率。
为了解决上述问题,本发明提供了一种半导体结构的形成方法,包括如下步骤:
提供基底,所述基底内具有多个位线接触区以及位于相邻所述位线接触区之间的隔离区;
于所述基底内形成凹槽,所述凹槽的底部暴露所述位线接触区以及与所述位线接触区相邻的所述隔离区;
形成至少覆盖所述凹槽侧壁的接触区隔离层;
形成覆盖所述接触区隔离层表面并填充所述凹槽的位线接触层,所述位线接触层与所述凹槽底部的所述位线接触区接触;
形成位于所述位线接触层上的位线层。
可选的,所述基底包括衬底以及位于所述衬底表面的衬底隔离层;于所述基底内形成凹槽的具体步骤包括:
形成覆盖所述衬底隔离层表面的第一掩模层,所述第一掩模层中具有暴露所述衬底隔离层的第一刻蚀窗口;
沿所述第一刻蚀窗口刻蚀所述衬底隔离层和所述衬底,形成所述凹槽。
可选的,所述凹槽的底部暴露所述位线接触区、以及位于所述位线接触区相对两侧且与所述位线接触区相邻的所述隔离区。
可选的,在沿平行于所述基底的方向上,所述凹槽未贯穿所述隔离区。
可选的,形成覆盖所述凹槽侧壁的接触区隔离层的具体步骤包括:
沉积隔离材料于所述凹槽内壁和所述衬底隔离层表面,形成接触区隔离层;
去除所述衬底隔离层表面和所述凹槽底部的所述接触区隔离层。
可选的,所述接触区隔离层为单层结构或者多层结构。
可选的,形成接触区隔离层的具体步骤包括:
沉积第一绝缘材料于所述凹槽内壁和所述衬底隔离层表面,形成第一子接触区隔离层;
沉积第二绝缘材料于所述第一子接触区隔离层表面,形成第二子接触区隔离层;
沉积第三绝缘材料于所述第二子接触区隔离层表面,形成第三子接触区隔离层。
可选的,所述第一绝缘材料和所述第三绝缘材料均为氮化物材料,所述第二绝缘材料为氧化物材料。
可选的,形成覆盖所述接触区隔离层表面并填充满所述凹槽的位线接触层的具体步骤包括:
沉积第一导电材料于所述接触区隔离层表面、所述衬底隔离层表面、并填充所述凹槽,形成位线接触层;
去除覆盖于所述衬底隔离层表面的所述位线接触层。
可选的,所述位线接触层的顶面与所述衬底隔离层的顶面平齐。
可选的,形成位于所述位线接触层上的位线层的具体步骤包括:
沉积扩散阻挡材料于所述位线接触层和所述衬底隔离层表面,形成初始扩散阻挡层;
沉积第二导电材料于所述初始扩散阻挡层表面,形成初始位线层;
沉积盖层材料于所述初始位线层表面,形成初始位线盖层;
形成第二掩模层于所述初始位线盖层上,所述第二掩模层中具有暴露所述初始位线盖层的第二刻蚀窗口;
沿所述第二刻蚀窗口刻蚀所述初始位线盖层、所述初始位线层和所述初始扩散阻挡层,形成位于所述位线接触层上的扩散阻挡层、位于所述扩散阻挡层上的位线层、以及位于所述位线层上的位线盖层。
可选的,形成位于所述位线接触层上的扩散阻挡层、位于所述扩散阻挡层上的位线层、以及位于所述位线层上的位线盖层之后,还包括如下步骤:
形成覆盖所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面的位线隔离层。
可选的,所述位线隔离层与所述接触区隔离层的材料相同。
可选的,形成覆盖所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面的位线隔离层的具体步骤包括:
沉积第一介质材料于所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面,形成第一子位线隔离层;
沉积第二介质材料于所述第一子位线隔离层表面,形成第二子位线隔离层;
沉积第三介质材料于所述第二子位线隔离层表面,形成第三子位线隔离层。
为了解决上述问题,本发明还提供了一种半导体结构,包括:
基底,所述基底内具有多个位线接触区以及位于相邻所述位线接触区之间的隔离区;
凹槽,位于所述基底内,所述凹槽的底部暴露所述位线接触区以及与所述位线接触区相邻的所述隔离区;
接触区隔离层,覆盖所述凹槽的侧壁;
位线接触层,覆盖所述接触区隔离层表面并填充所述凹槽,所述位线接触层与所述凹槽底部的所述位线接触区接触,且所述位线接触层的顶面与所述基底的顶面平齐或者所述位线接触层的顶面低于所述基底的顶面;
位线层,位于所述位线接触层上。
可选的,所述基底包括衬底以及位于所述衬底表面的衬底隔离层;
所述位线接触层的顶面与所述衬底隔离层的顶面平齐。
可选的,所述凹槽的底部暴露所述位线接触区、以及位于所述位线接触区相对两侧且与所述位线接触区相邻的所述隔离区。
可选的,在沿平行于所述基底的方向上,所述凹槽未贯穿所述隔离区。
可选的,所述接触区隔离层为单层结构或者多层结构。
可选的,所述接触区隔离层包括:
第一子接触区隔离层,覆盖于所述凹槽侧壁;
第二子接触区隔离层,覆盖于所述第一子接触区隔离层表面;
第三子接触区隔离层,覆盖于所述第二子接触区隔离层表面。
可选的,还包括:
扩散阻挡层,位于所述位线接触层与所述位线层之间;
位线盖层,位于所述位线层上;
位线隔离层,覆盖于所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面。
可选的,所述位线隔离层与所述接触区隔离层的材料相同。
可选的,所述位线隔离层包括:
第一子位线隔离层,覆盖于所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面;
第二子位线隔离层,覆盖于所述第一子位线隔离层表面;
第三子位线隔离层,覆盖于所述第二子位线隔离层表面。
本发明提供的半导体结构及其形成方法,通过在基底上形成位线层之前刻蚀衬基底,形成底部暴露所述位线接触区以及与所述位线接触区相邻的所述隔离区的凹槽,可以精确控制所述凹槽的尺寸,避免了对基底内有源区侧壁的损伤。而且,位线接触层是通过填充工艺形成于所述凹槽内,不仅可以确保位线接触层侧壁形貌的完整性,而且可以避免后续工艺对位线接触层的损伤,从而可以有效减少甚至是避免位线漏电的问题。另外,通过在凹槽侧壁形成接触区隔离层,可以防止位线接触层与电容接触层之间短路。
附图说明
附图1是本发明具体实施方式中半导体结构的形成方法流程图;
附图2A-2S是本发明具体实施方式在形成半导体结构的过程中主要的工艺示意图;
附图3是本发明具体实施方式提供的半导体结构的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明提供的半导体结构及其形成方法的具体实施方式做详细说明。
本具体实施方式提供了一种半导体结构的形成方法,附图1是本发明具体实施方式中半导体结构的形成方法流程图,附图2A-2S是本发明具体实施方式在形成半导体结构的过程中主要的工艺示意图。如图1、图2A-图2S所示,本具体实施方式提供的半导体结构的形成方法,包括如下步骤:
步骤S11,提供基底20,所述基底20内具有多个位线接触区21以及位于相邻所述位线接触区21之间的隔离区22,如图2A所示。
具体来说,所述基底20包括衬底201和位于所述衬底201表面的衬底隔离层202,所述衬底201内部具有呈阵列排布的多个有源区23,如图2B所示,图2B是图2A的俯视结构示意图,在图2B所示视角下所述有源区23不可见,故以虚线表示。每个所述有源区23内具有位线接触区21以及位于所述位线接触区21外侧的电容接触区(图中未示出)。在沿平行于所述衬底201表面的方向上,相邻所述有源区23内的所述位线接触区21也通过所述隔离区22相互隔离。所述隔离区22的材料可以是但不限于氧化物材料,例如二氧化硅。
步骤S12,于所述基底20内形成凹槽27,所述凹槽27的底部暴露所述位线接触区21以及与所述位线接触区21相邻的所述隔离区22,如图2F和图2G所示,图2G是图2F的俯视结构示意图。
可选的,所述基底20包括衬底201以及位于所述衬底201表面的衬底隔离层202;于所述基底20内形成凹槽27的具体步骤包括:
形成覆盖所述衬底隔离层202表面的第一掩模层241,所述第一掩模层241中具有暴露所述衬底隔离层202的第一刻蚀窗口26;
沿所述第一刻蚀窗口26刻蚀所述衬底隔离层202和所述衬底201,形成所述凹槽27。
具体来说,首先,在所述衬底隔离层202表面沉积多晶硅材料,形成所述第一掩模层241。为了确保后续形成的所述第一刻蚀窗口26的形貌,还可以在所述第一掩模层241表面沉积SION材料,形成第三掩模层242。之后,形成图案化的第一光阻层25于所述第三掩模层242表面,所述第一光阻层25中具有暴露所述第三掩模层242的第一开口251,如图2C和图2D所示,图2D是图2C的俯视结构示意图。接着,沿所述第一开口251向下刻蚀所述第三掩模层242和所述第一掩模层241,于所述第一掩模层241中形成沿垂直于所述衬底201的方向贯穿所述第一掩模层241的所述第一刻蚀窗口26。然后,沿所述第一刻蚀窗口26刻蚀所述衬底隔离层202,暴露所述衬底201,除去所述第一光阻25和所述第三掩模层242之后,得到如图2E所示的结构。之后,继续沿所述第一刻蚀窗口26刻蚀所述衬底201,去除部分的所述位线接触区21以及与所述位线接触区21相邻的部分所述隔离区22,于所述衬底201内形成所述凹槽27,去除所述第一掩模层241之后,得到如图2F和图2G所示的结构。
可选的,所述凹槽27的底部暴露所述位线接触区21、以及位于所述位线接触区21相对两侧且与所述位线接触区21相邻的所述隔离区22。
具体来说,通过所述凹槽27的底部同时暴露完整的所述位线接触区21以及与所述位线接触区21相邻、且位于所述位线接触区21相对两侧的所述隔离区22,一方面为后续形成接触区隔离层预留空间,另一方面也不影响后续形成的位线接触层与所述位线接触区21的接触面积,从而确保半导体结构良好的电性能。
本具体实施方式是以所述凹槽27的底部暴露所述位线接触区21、以及位于所述位线接触区21相对两侧且与所述位线接触区21相邻的所述隔离区22为例进行说明。本领域技术人员也可以根据实际需要调整所述第一光阻层25中的图案,使得所述凹槽27的底部暴露所述位线接触区21、以及仅位于所述位线接触区21一侧且与所述位线接触区21相邻的所述隔离区22。
可选的,在沿平行于所述基底20的方向上,所述凹槽27未贯穿所述隔离区22。
具体来说,所述凹槽27未贯穿所述隔离区22是指,所述凹槽27的侧壁还残留有所述隔离区22材料,避免对相邻的所述位线接触区21、相邻的所述有源区23和/或相邻的电容接触区造成损伤。
步骤S13,形成至少覆盖所述凹槽27侧壁的接触区隔离层28,如图2I和图2J所示,图2J是图2I的俯视结构示意图。
可选的,形成覆盖所述凹槽27侧壁的接触区隔离层28的具体步骤包括:
沉积隔离材料于所述凹槽27内壁和所述衬底隔离层202表面,形成接触区隔离层28;
去除所述衬底隔离层202表面和所述凹槽27底部的所述接触区隔离层28。
可选的,所述接触区隔离层28为单层结构或者多层结构。
可选的,形成接触区隔离层28的具体步骤包括:
沉积第一绝缘材料于所述凹槽27内壁和所述衬底隔离层202表面,形成第一子接触区隔离层281;
沉积第二绝缘材料于所述第一子接触区隔离层281表面,形成第二子接触区隔离层282;
沉积第三绝缘材料于所述第二子接触区隔离层282表面,形成第三子接触区隔离层283。
举例来说,在形成所述凹槽27之后,采用化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或者原子层沉积工艺沉积所述第一子接触区隔离层281于所述凹槽27内壁和所述衬底接触层202的表面;接着,沉积所述第二子接触区隔离层282于所述第一子接触区隔离层281表面;之后,沉积所述第三子接触区隔离层283于所述第二子接触区隔离层282表面,如图2H所示。由所述第一子接触区隔离层281、所述第二子接触区隔离层282和所述第三子接触区隔离层283共同构成所述接触区隔离层28。之后,采用干法刻蚀工艺去除所述衬底隔离层202表面和所述凹槽27底部的所述接触区隔离层28,暴露所述凹槽27底部的所述位线接触区21,仅保留位于所述凹槽27侧壁和部分底部的所述接触区隔离层28,如图2I和图2J所示。所述接触区隔离层28能够有效防止位于同一所述有源区23内部的所述位线接触区21与所述电容接触区之间的漏电问题。
为了降低所述半导体结构内部的寄生电容,同时确保所述接触区隔离层28的电性隔离效果,所述第一子接触区隔离层281的材料可以和所述第三子接触区隔离层283的材料相同,所述第一子接触区隔离层281的致密度大于所述第二子接触区隔离层282的致密度,且所述第二子接触区隔离层282的介电常数小于所述第一子接触区隔离层281的介电常数。可选的,所述第一绝缘材料和所述第三绝缘材料均为氮化物材料,所述第二绝缘材料为氧化物材料。
为了减小后续形成的位线接触层与所述位线接触区21之间的接触电阻,可选的,所述接触区隔离层28沿垂直于所述衬底201方向的投影与所述位线接触区21不重叠。
步骤S14,形成覆盖所述接触区隔离层28表面并填充所述凹槽27的位线接触层30,所述位线接触层30与所述凹槽27底部的所述位线接触区21接触,如图2M和图2N所示,图2N是图2M的俯视结构示意图。
可选的,形成覆盖所述接触区隔离层28表面并填充满所述凹槽27的位线接触层30的具体步骤包括:
沉积第一导电材料于所述接触区隔离层28表面、所述衬底隔离层202表面、并填充所述凹槽27,形成位线接触层30,如图2K和图2L所示,图2L是图2K的俯视结构示意图;
去除覆盖于所述衬底隔离层202表面的所述位线接触层30。
具体来说,通过填充工艺形成所述位线接触层30的过程中,由于形成的所述接触区隔离层28表面平坦,且材质均一,不仅能够改善所述位线接触层30的侧壁形貌,而且有助于提高所述位线接触层30的填充效果,减少所述位线接触层30的内部缺陷。本具体实施方式可以采用干法刻蚀工艺或者化学机械研磨工艺去除覆盖于所述衬底隔离层202表面的所述位线接触层30。所述位线接触层30的材料可以是但不限于多晶硅材料。
可选的,所述位线接触层30的顶面与所述衬底隔离层202的顶面平齐。或者,所述位线接触层30的顶面低于所述衬底隔离层202的底面。
本具体实施方式在形成所述位线层之前,先将所述位线接触层30形成于所述基底20内部,且所述位线接触层30的相对两侧预先形成了所述接触区隔离层28,从而能够有效避免后续工艺对所述位线接触层30的损伤。
步骤S15,形成位于所述位线接触层30上的位线层321,如图2Q和图2R所示,图2R是图2Q的俯视结构示意图。
可选的,形成位于所述位线接触层30上的位线层321的具体步骤包括:
沉积扩散阻挡材料于所述位线接触层30和所述衬底隔离层202表面,形成初始扩散阻挡层31;
沉积第二导电材料于所述初始扩散阻挡层31表面,形成初始位线层32;
沉积盖层材料于所述初始位线层32表面,形成初始位线盖层33;
形成第二掩模层34于所述初始位线盖层33上,所述第二掩模层34中具有暴露所述初始位线盖层33的第二刻蚀窗口;
沿所述第二刻蚀窗口刻蚀所述初始位线盖层33、所述初始位线层32和所述初始扩散阻挡层31,形成位于所述位线接触层30上的扩散阻挡层311、位于所述扩散阻挡层311上的位线层321、以及位于所述位线层321上的位线盖层331。
具体来说,沿垂直于所述衬底201的方向依次形成所述初始扩散阻挡层31、所述初始位线层32、所述初始位线盖层33、所述第二掩模层34、第四掩模层35和图案化的第二光阻层36。所述第二光阻层36中具有暴露所述第四掩模层35的第二开口361,如图2O和图2P所示,图2P是图2O的俯视结构示意图。沿所述第二开口361向下刻蚀所述第四掩模层35、所述第二掩模层34、所述初始位线盖层33、所述初始位线层32和所述初始扩散阻挡层31,残留于位于所述位线接触层30上的所述初始扩散阻挡层作为扩散阻挡层311、残留于所述扩散阻挡层311上的初始位线层作为位线层321、残留于所述位线层321上的所述初始位线盖层作为位线盖层331,去除所述第二掩模层34、所述第四掩模层35和所述第二光阻层36之后,得到如图2Q和图2R所示的结构。所述位线接触层30、所述扩散阻挡层311、所述位线层321和所述位线盖层331共同构成位线结构。本具体实施方式由于预先形成了所述位线接触层30,在刻蚀形成所述位线层321的过程中,以所述衬底隔离层202作为刻蚀截止层,无需刻蚀到所述衬底201内部,极大的简化了半导体结构的制程步骤,降低了半导体结构的制造难度。
可选的,形成位于所述位线接触层30上的扩散阻挡层311、位于所述扩散阻挡层311上的位线层321、以及位于所述位线层321上的位线盖层331之后,还包括如下步骤:
形成覆盖所述扩散阻挡层311侧壁、所述位线层321侧壁、所述位线盖层331侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层202表面的位线隔离层37,如图2S所示。
可选的,所述位线隔离层37与所述接触区隔离层28的材料相同。
可选的,形成覆盖所述扩散阻挡层311侧壁、所述位线层321侧壁、所述位线盖层331侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层202表面的位线隔离层37的具体步骤包括:
沉积第一介质材料于所述扩散阻挡层311侧壁、所述位线层321侧壁、所述位线盖层331侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层202表面,形成第一子位线隔离层371;
沉积第二介质材料于所述第一子位线隔离层371表面,形成第二子位线隔离层372;
沉积第三介质材料于所述第二子位线隔离层372表面,形成第三子位线隔离层373。
为了降低所述半导体结构内部的寄生电容,同时确保所述位线隔离层37的电性隔离效果,所述第一子位线隔离层371的材料可以和所述第三子位线隔离层373的材料相同,所述第一子位线隔离层371的致密度大于所述第二子位线隔离层372的致密度,且所述第二子位线隔离层372的介电常数小于所述第一子位线隔离层371的介电常数。可选的,所述第一介质材料和所述第三介质材料均为氮化物材料(例如氮化硅),所述第二介质材料为氧化物材料(例如二氧化硅)。
不仅如此,本具体实施方式还提供了一种半导体结构,附图3是本发明具体实施方式提供的半导体结构的示意图。本具体实施方式提供的半导体结构可以采用如图1、图2A-图2S所示的半导体结构的形成方法形成。如图2A-图2S以及图3所示,所述半导体结构包括:
基底20,所述基底20内具有多个位线接触区21以及位于相邻所述位线接触区21之间的隔离区22;
凹槽27,位于所述基底20内,所述凹槽27的底部暴露所述位线接触区21以及与所述位线接触区21相邻的所述隔离区22;
接触区隔离层28,覆盖所述凹槽27的侧壁;
位线接触层30,覆盖所述接触区隔离层28表面并填充所述凹槽27,所述位线接触层30与所述凹槽27底部的所述位线接触区21接触,且所述位线接触层30的顶面与所述基底20的顶面平齐或者所述位线接触层30的顶面低于所述基底20的顶面;
位线层321,位于所述位线接触层30上。
可选的,所述基底20包括衬底201以及位于所述衬底201表面的衬底隔离层202;
所述位线接触层30的顶面与所述衬底隔离层202的顶面平齐。
可选的,所述凹槽27的底部暴露所述位线接触区21、以及位于所述位线接触区21相对两侧且与所述位线接触区21相邻的所述隔离区22。
可选的,在沿平行于所述基底20的方向上,所述凹槽27未贯穿所述隔离区22。
可选的,所述接触区隔离层28为单层结构或者多层结构。
可选的,所述接触区隔离层28包括:
第一子接触区隔离层281,覆盖于所述凹槽27侧壁;
第二子接触区隔离层282,覆盖于所述第一子接触区隔离层281表面;
第三子接触区隔离层283,覆盖于所述第二子接触区隔离层282表面。
可选的,所述半导体结构还包括:
扩散阻挡层311,位于所述位线接触层30与所述位线层321之间;
位线盖层331,位于所述位线层321上;
位线隔离层37,覆盖于所述扩散阻挡层311侧壁、所述位线层321侧壁、所述位线盖层331侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层202表面。
可选的,所述位线隔离层37与所述接触区隔离层28的材料相同。
可选的,所述位线隔离层37包括:
第一子位线隔离层371,覆盖于所述扩散阻挡层311侧壁、所述位线层321侧壁、所述位线盖层331侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层202表面;
第二子位线隔离层372,覆盖于所述第一子位线隔离层371表面;
第三子位线隔离层373,覆盖于所述第二子位线隔离层372表面。
本具体实施方式提供的半导体结构及其形成方法,通过在基底上形成位线层之前刻蚀衬基底,形成底部暴露所述位线接触区以及与所述位线接触区相邻的所述隔离区的凹槽,可以精确控制所述凹槽的尺寸,避免了对基底内有源区侧壁的损伤。而且,位线接触层是通过填充工艺形成于所述凹槽内,不仅可以确保位线接触层侧壁形貌的完整性,而且可以避免后续工艺对位线接触层的损伤,从而可以有效减少甚至是避免位线漏电的问题。另外,通过在凹槽侧壁形成接触区隔离层,可以防止位线接触层与电容接触层之间短路。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (23)
1.一种半导体结构的形成方法,其特征在于,包括如下步骤:
提供基底,所述基底内具有多个位线接触区以及位于相邻所述位线接触区之间的隔离区;
于所述基底内形成凹槽,所述凹槽的底部暴露所述位线接触区以及与所述位线接触区相邻的所述隔离区;
形成至少覆盖所述凹槽侧壁的接触区隔离层;
形成覆盖所述接触区隔离层表面并填充所述凹槽的位线接触层,所述位线接触层与所述凹槽底部的所述位线接触区接触;
形成位于所述位线接触层上的位线层。
2.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述基底包括衬底以及位于所述衬底表面的衬底隔离层;于所述基底内形成凹槽的具体步骤包括:
形成覆盖所述衬底隔离层表面的第一掩模层,所述第一掩模层中具有暴露所述衬底隔离层的第一刻蚀窗口;
沿所述第一刻蚀窗口刻蚀所述衬底隔离层和所述衬底,形成所述凹槽。
3.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述凹槽的底部暴露所述位线接触区、以及位于所述位线接触区相对两侧且与所述位线接触区相邻的所述隔离区。
4.根据权利要求3所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,在沿平行于所述基底的方向上,所述凹槽未贯穿所述隔离区。
5.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成覆盖所述凹槽侧壁的接触区隔离层的具体步骤包括:
沉积隔离材料于所述凹槽内壁和所述衬底隔离层表面,形成接触区隔离层;去除所述衬底隔离层表面和所述凹槽底部的所述接触区隔离层。
6.根据权利要求5所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述接触区隔离层为单层结构或者多层结构。
7.根据权利要求5所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成接触区隔离层的具体步骤包括:
沉积第一绝缘材料于所述凹槽内壁和所述衬底隔离层表面,形成第一子接触区隔离层;
沉积第二绝缘材料于所述第一子接触区隔离层表面,形成第二子接触区隔离层;
沉积第三绝缘材料于所述第二子接触区隔离层表面,形成第三子接触区隔离层。
8.根据权利要求7所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第一绝缘材料和所述第三绝缘材料均为氮化物材料,所述第二绝缘材料为氧化物材料。
9.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成覆盖所述接触区隔离层表面并填充满所述凹槽的位线接触层的具体步骤包括:
沉积第一导电材料于所述接触区隔离层表面、所述衬底隔离层表面、并填充所述凹槽,形成位线接触层;
去除覆盖于所述衬底隔离层表面的所述位线接触层。
10.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述位线接触层的顶面与所述衬底隔离层的顶面平齐。
11.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成位于所述位线接触层上的位线层的具体步骤包括:
沉积扩散阻挡材料于所述位线接触层和所述衬底隔离层表面,形成初始扩散阻挡层;
沉积第二导电材料于所述初始扩散阻挡层表面,形成初始位线层;
沉积盖层材料于所述初始位线层表面,形成初始位线盖层;
形成第二掩模层于所述初始位线盖层上,所述第二掩模层中具有暴露所述初始位线盖层的第二刻蚀窗口;
沿所述第二刻蚀窗口刻蚀所述初始位线盖层、所述初始位线层和所述初始扩散阻挡层,形成位于所述位线接触层上的扩散阻挡层、位于所述扩散阻挡层上的位线层、以及位于所述位线层上的位线盖层。
12.根据权利要求11所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成位于所述位线接触层上的扩散阻挡层、位于所述扩散阻挡层上的位线层、以及位于所述位线层上的位线盖层之后,还包括如下步骤:
形成覆盖所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面的位线隔离层。
13.根据权利要求12所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述位线隔离层与所述接触区隔离层的材料相同。
14.根据权利要求12所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,形成覆盖所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面的位线隔离层的具体步骤包括:
沉积第一介质材料于所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面,形成第一子位线隔离层;
沉积第二介质材料于所述第一子位线隔离层表面,形成第二子位线隔离层;沉积第三介质材料于所述第二子位线隔离层表面,形成第三子位线隔离层。
15.一种半导体结构,其特征在于,包括:
基底,所述基底内具有多个位线接触区以及位于相邻所述位线接触区之间的隔离区;
凹槽,位于所述基底内,所述凹槽的底部暴露所述位线接触区以及与所述位线接触区相邻的所述隔离区;
接触区隔离层,覆盖所述凹槽的侧壁;
位线接触层,覆盖所述接触区隔离层表面并填充所述凹槽,所述位线接触层与所述凹槽底部的所述位线接触区接触,且所述位线接触层的顶面与所述基底的顶面平齐或者所述位线接触层的顶面低于所述基底的顶面;
位线层,位于所述位线接触层上。
16.根据权利要求15所述的半导体结构,其特征在于,所述基底包括衬底以及位于所述衬底表面的衬底隔离层;
所述位线接触层的顶面与所述衬底隔离层的顶面平齐。
17.根据权利要求15所述的半导体结构,其特征在于,所述凹槽的底部暴露所述位线接触区、以及位于所述位线接触区相对两侧且与所述位线接触区相邻的所述隔离区。
18.根据权利要求17所述的半导体结构,其特征在于,在沿平行于所述基底的方向上,所述凹槽未贯穿所述隔离区。
19.根据权利要求17所述的半导体结构,其特征在于,所述接触区隔离层为单层结构或者多层结构。
20.根据权利要求16所述的半导体结构,其特征在于,所述接触区隔离层包括:
第一子接触区隔离层,覆盖于所述凹槽侧壁;
第二子接触区隔离层,覆盖于所述第一子接触区隔离层表面;
第三子接触区隔离层,覆盖于所述第二子接触区隔离层表面。
21.根据权利要求16所述的半导体结构,其特征在于,还包括:
扩散阻挡层,位于所述位线接触层与所述位线层之间;
位线盖层,位于所述位线层上;
位线隔离层,覆盖于所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面。
22.根据权利要求21所述的半导体结构,其特征在于,所述位线隔离层与所述接触区隔离层的材料相同。
23.根据权利要求21所述的半导体结构,其特征在于,所述位线隔离层包括:
第一子位线隔离层,覆盖于所述扩散阻挡层侧壁、所述位线层侧壁、所述位线盖层侧壁和顶面、以及所述衬底隔离层表面;
第二子位线隔离层,覆盖于所述第一子位线隔离层表面;
第三子位线隔离层,覆盖于所述第二子位线隔离层表面。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110613570.8A CN115440668A (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 半导体结构及其形成方法 |
US17/745,257 US11956946B2 (en) | 2021-06-02 | 2022-05-16 | Method for forming a semiconductor memory structure |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110613570.8A CN115440668A (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 半导体结构及其形成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115440668A true CN115440668A (zh) | 2022-12-06 |
Family
ID=84271577
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110613570.8A Pending CN115440668A (zh) | 2021-06-02 | 2021-06-02 | 半导体结构及其形成方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11956946B2 (zh) |
CN (1) | CN115440668A (zh) |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101119774B1 (ko) * | 2009-08-11 | 2012-03-26 | 주식회사 하이닉스반도체 | 반도체 소자 및 그 형성방법 |
KR20120067126A (ko) * | 2010-12-15 | 2012-06-25 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 반도체 소자 및 반도체 소자의 제조 방법 |
CN108269805B (zh) * | 2016-12-30 | 2021-06-08 | 联华电子股份有限公司 | 半导体存储装置以及其制作方法 |
CN108470710B (zh) * | 2017-02-23 | 2019-09-17 | 联华电子股份有限公司 | 一种形成半导体存储装置的方法 |
US9947669B1 (en) | 2017-05-09 | 2018-04-17 | Winbond Electronics Corp. | Dynamic random access memory and method of manufacturing the same |
-
2021
- 2021-06-02 CN CN202110613570.8A patent/CN115440668A/zh active Pending
-
2022
- 2022-05-16 US US17/745,257 patent/US11956946B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20220392903A1 (en) | 2022-12-08 |
US11956946B2 (en) | 2024-04-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102482369B1 (ko) | 반도체 소자 및 그 제조 방법 | |
US9613967B1 (en) | Memory device and method of fabricating the same | |
CN110707083B (zh) | 半导体存储装置及其形成方法 | |
US6420228B1 (en) | Method for the production of a DRAM cell configuration | |
US20140159131A1 (en) | Reservoir capacitor of semiconductor device and method for fabricating the same | |
KR100219483B1 (ko) | 반도체 장치의 커패시터 제조방법 | |
CN113903709A (zh) | 存储器的形成方法及存储器 | |
JP4860808B2 (ja) | 写真工程の解像度を越えるトレンチを絶縁膜の内に形成する方法 | |
KR100594279B1 (ko) | 반도체메모리소자의 자기정렬컨택 형성방법 및 이를이용한 반도체메모리소자의 제조방법 | |
US20020123198A1 (en) | Method of fabricating a self-aligned shallow trench isolation | |
CN115440668A (zh) | 半导体结构及其形成方法 | |
CN110459507B (zh) | 一种半导体存储装置的形成方法 | |
CN117529105B (zh) | 半导体结构及其形成方法 | |
KR100906646B1 (ko) | 반도체 메모리 소자 및 그 제조방법 | |
WO2022062717A1 (zh) | 半导体结构形成方法以及半导体结构 | |
JPH0319362A (ja) | 半導体メモリ及びその製造方法 | |
CN113284896B (zh) | 字线结构、存储元件及其制造方法 | |
KR100487915B1 (ko) | 반도체소자의캐패시터형성방법 | |
US20230247825A1 (en) | Semiconductor device | |
KR0168403B1 (ko) | 반도체 장치의 커패시터 제조방법 | |
KR20020002574A (ko) | 반도체 소자의 콘택플러그 형성방법 | |
KR20040033963A (ko) | 셀프얼라인된 스토리지 노드를 구비한 반도체 장치의제조방법 | |
KR100310823B1 (ko) | 반도체장치의콘택홀형성방법 | |
CN117976619A (zh) | 互联层中空气间隙的形成方法 | |
KR100305401B1 (ko) | 반도체소자의캐패시터형성방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |