RU2808029C1 - Semiconductor structure and method of its manufacture - Google Patents
Semiconductor structure and method of its manufacture Download PDFInfo
- Publication number
- RU2808029C1 RU2808029C1 RU2023114235A RU2023114235A RU2808029C1 RU 2808029 C1 RU2808029 C1 RU 2808029C1 RU 2023114235 A RU2023114235 A RU 2023114235A RU 2023114235 A RU2023114235 A RU 2023114235A RU 2808029 C1 RU2808029 C1 RU 2808029C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- electrode layer
- layer
- capacitor
- lower electrode
- dielectric
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 304
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 276
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 260
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 259
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 31
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims abstract description 26
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 78
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 35
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 claims description 12
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 11
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ATFCOADKYSRZES-UHFFFAOYSA-N indium;oxotungsten Chemical compound [In].[W]=O ATFCOADKYSRZES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims 1
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 abstract description 30
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 10
- 230000010354 integration Effects 0.000 abstract description 10
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 19
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 16
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 14
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 13
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 13
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 10
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 8
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 7
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 6
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 6
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- -1 arsenic ions Chemical class 0.000 description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 4
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 4
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 4
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N Titanium nitride Chemical compound [Ti]#N NRTOMJZYCJJWKI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 description 2
- QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N barium oxide Chemical compound [Ba]=O QVQLCTNNEUAWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- PCLURTMBFDTLSK-UHFFFAOYSA-N nickel platinum Chemical compound [Ni].[Pt] PCLURTMBFDTLSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 2
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005240 physical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 238000004151 rapid thermal annealing Methods 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N strontium oxide Chemical compound [O-2].[Sr+2] IATRAKWUXMZMIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N $l^{3}-silane;platinum Chemical compound [SiH3].[Pt] ZXEYZECDXFPJRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001439 antimony ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910001449 indium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910021334 nickel silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N nickel silicide Chemical compound [Ni]=[Si]=[Ni] RUFLMLWJRZAWLJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000484 niobium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N niobium(5+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Nb+5].[Nb+5] URLJKFSTXLNXLG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);praseodymium(3+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Pr+3].[Pr+3] MMKQUGHLEMYQSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910021339 platinum silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003447 praseodymium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 1
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Abstract
Description
ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУCROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION
[0001] Данная заявка основана на и испрашивает приоритет по китайской патентной заявке № 202110807121.7, озаглавленной «ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ», поданной 16 июля 2021 года, раскрытие которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.[0001] This application is based upon and claims the benefit of Chinese Patent Application No. 202110807121.7, entitled “SEMICONDUCTOR STRUCTURE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF,” filed July 16, 2021, the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИTECHNICAL FIELD
[0002] Варианты осуществления настоящего раскрытия относятся к полупроводниковой структуре и способу ее изготовления.[0002] Embodiments of the present disclosure relate to a semiconductor structure and a method for manufacturing it.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND OF THE ART
[0003] По мере увеличения спроса на полупроводниковые устройства с высокой производительностью и низкими затратами увеличивается спрос на полупроводниковые устройства с высокой степенью интеграции и большой емкостью хранилища.[0003] As the demand for semiconductor devices with high performance and low costs increases, the demand for semiconductor devices with high integration and high storage capacity increases.
[0004] Однако по мере увеличения степени интеграции полупроводникового устройства, когда увеличивается емкость конденсатора в полупроводниковом устройстве, соотношение сторон конденсатора также становится все более высоким. Ограниченный технологическим оборудованием и размерами полупроводникового устройства, конденсатор, который изготовлен с высоким соотношением сторон, характеризуется недостаточной точностью размеров, что в результате влияет на электрические характеристики конденсатора.[0004] However, as the degree of integration of the semiconductor device increases, when the capacitance of the capacitor in the semiconductor device increases, the aspect ratio of the capacitor also becomes increasingly higher. Limited by the processing equipment and the dimensions of the semiconductor device, a capacitor that is manufactured with a high aspect ratio suffers from insufficient dimensional accuracy, which consequently affects the electrical performance of the capacitor.
[0005] Таким образом, в то время как повышается степень интеграции полупроводниковой структуры, необходимо разработать полупроводниковое устройство, в котором увеличена емкость и повышена точность размеров конденсатора.[0005] Thus, while the degree of integration of the semiconductor structure is increasing, it is necessary to develop a semiconductor device in which the capacitance is increased and the dimensional accuracy of the capacitor is improved.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION
[0006] В вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура и способ ее изготовления.[0006] Embodiments of the present disclosure provide a semiconductor structure and a method for manufacturing the same.
[0007] В вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура, включающая в себя основу и блок хранения, расположенный на основе. Блок хранения включает в себя: первый диэлектрический слой и металлическую линию битов, или разрядную шину, (bit line), расположенную в первом диэлектрическом слое, причем первый диэлектрический слой открывает поверхность металлической линии битов; полупроводниковый канал, расположенный на частичной поверхности металлической линии битов, причем полупроводниковый канал обращен к нижней поверхности металлической линии битов и электрически соединен с металлической линией битов; линию слов, или числовую шину, (word line) , расположенную вокруг частичной области полупроводникового канала; второй диэлектрический слой, расположенный между металлической линией битов и линией слов, а также расположенный со стороны линии слов на удалении от основы; первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой, уложенные друг на друга на верхней поверхности полупроводникового канала на удалении от металлической линии битов, причем первый нижний электродный слой контактирует с верхней поверхностью полупроводникового канала; верхний электродный слой, расположенный на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя и окружающий первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой; и диэлектрический слой конденсатора, расположенный между верхним электродным слоем и первым нижним электродным слоем, а также расположенный между верхним электродным слоем и вторым нижним электродным слоем.[0007] Embodiments of the present disclosure provide a semiconductor structure including a substrate and a storage unit located on the substrate. The storage unit includes: a first dielectric layer and a metal bit line disposed in the first dielectric layer, the first dielectric layer exposing a surface of the metal bit line; a semiconductor channel located on a partial surface of the metal bit line, the semiconductor channel facing the bottom surface of the metal bit line and electrically connected to the metal bit line; a word line, or word line, located around a partial region of the semiconductor channel; a second dielectric layer located between the metal bit line and the word line, and also located on the word line side away from the base; a first lower electrode layer and a second lower electrode layer stacked on an upper surface of the semiconductor channel remote from the metal bit line, the first lower electrode layer being in contact with the upper surface of the semiconductor channel; an upper electrode layer located on the upper surface of the second lower electrode layer and surrounding the first lower electrode layer and the second lower electrode layer; and a capacitor dielectric layer located between the upper electrode layer and the first lower electrode layer, and also located between the upper electrode layer and the second lower electrode layer.
[0008] Соответственно, в вариантах осуществления настоящего раскрытия также предложен способ изготовления полупроводниковой структуры, который включает следующие операции. Обеспечивают основу. На основе формируют блок хранения, причем формирование блока хранения включает в себя следующие операции. Обеспечивают первый диэлектрический слой и металлическую линию битов, расположенную в первом диэлектрическом слое, причем первый диэлектрический слой открывает поверхность металлической линии битов. Формируют полупроводниковый канал, расположенный на частичной поверхности металлической линии битов, причем полупроводниковый канал открыт со стороны нижней поверхности металлической линии битов и электрически соединен с металлической линией битов. Формируют линию слов, которая расположена вокруг частичной области полупроводникового канала. Формируют второй диэлектрический слой, который расположен между металлической линией битов и линией слов, а также расположен со стороны линии слов на удалении от основы. Формируют первый нижний электродный слой, который находится в контакте с верхней поверхностью полупроводникового канала. Формируют второй нижний электродный слой, который расположен на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя. Формируют верхний электродный слой, который расположен на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя, причем верхний электродный слой сформирован вокруг первого нижнего электрода и второго нижнего электродного слоя. Формируют диэлектрический слой конденсатора, который расположен между верхним электродным слоем и первым нижним электродным слоем, а также расположен между верхним электродным слоем и вторым нижним электродным слоем.[0008] Accordingly, embodiments of the present disclosure also provide a method for manufacturing a semiconductor structure, which includes the following steps. Provide the foundation. A storage block is formed on the basis, wherein the formation of the storage block includes the following operations. A first dielectric layer and a metal bit line located in the first dielectric layer are provided, with the first dielectric layer exposing the surface of the metal bit line. A semiconductor channel is formed located on a partial surface of the metal bit line, wherein the semiconductor channel is open on the side of the lower surface of the metal bit line and is electrically connected to the metal bit line. A word line is formed that is located around a partial region of the semiconductor channel. A second dielectric layer is formed, which is located between the metal line of bits and the line of words, and is also located on the side of the line of words at a distance from the base. A first lower electrode layer is formed, which is in contact with the upper surface of the semiconductor channel. A second lower electrode layer is formed, which is located on the upper surface of the first lower electrode layer. An upper electrode layer is formed, which is located on the upper surface of the second lower electrode layer, and the upper electrode layer is formed around the first lower electrode and the second lower electrode layer. A dielectric layer of the capacitor is formed, which is located between the upper electrode layer and the first lower electrode layer, and is also located between the upper electrode layer and the second lower electrode layer.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
[0009] Один или более вариантов осуществления в качестве примера описаны с использованием схем на соответствующих сопроводительных чертежах. Если специально не указано иное, схемы на сопроводительных чертежах не устанавливают какие-либо ограничения по пропорциям.[0009] One or more embodiments are described by way of example using diagrams in the corresponding accompanying drawings. Unless specifically stated otherwise, the diagrams in the accompanying drawings do not establish any restrictions on proportions.
[0010] На фиг. 1 представлен схематический структурный вид в разрезе, соответствующий полупроводниковой структуре согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия;[0010] In FIG. 1 is a schematic cross-sectional structural view corresponding to a semiconductor structure according to one embodiment of the present disclosure;
[0011] на фиг. 2-6 представлены схематические структурные виды в разрезе структур пяти типов, совместно сформированных первым нижним электродным слоем, вторым нижним электродным слоем и диэлектрическим слоем конденсатора в полупроводниковой структуре согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия; и[0011] in FIG. 2 to 6 are schematic cross-sectional structural views of structures of five types jointly formed by a first lower electrode layer, a second lower electrode layer, and a capacitor dielectric layer in a semiconductor structure according to one embodiment of the present disclosure; And
[0012] на фиг. 7-22 представлены схематичные структурные виды в разрезе, соответствующие операциям в способе изготовления полупроводниковой структуры согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.[0012] in FIG. 7 to 22 are schematic cross-sectional views corresponding to operations in a method for manufacturing a semiconductor structure according to another embodiment of the present invention.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION
[0013] Как можно видеть из предшествующего уровня техники, при повышении степени интеграции полупроводникового устройства, необходимо улучшить как емкость, так и точность размеров конденсатора в полупроводниковой структуре.[0013] As can be seen from the prior art, as the degree of integration of a semiconductor device increases, it is necessary to improve both the capacitance and the dimensional accuracy of the capacitor in the semiconductor structure.
[0014] Для решения вышеуказанной проблемы в вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура и способ ее изготовления. В полупроводниковой структуре канальная область полупроводникового канала расположена вертикально на поверхности металлической линии битов, благодаря чему полупроводниковая структура может включать в себя вертикальный транзистор с круговым затвором (Gate-All-Around, GAA). Это способствует экономии пространства для компоновки полупроводникового канала в направлении (обычно в горизонтальном направлении), параллельном поверхности металлической линии битов, и, таким образом, увеличению степени интеграции полупроводниковой структуры в горизонтальном направлении. Кроме того, изменяется структура нижнего электродного слоя в конденсаторе. В частности, первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой укладывают друг на друга с формированием нижнего электродного слоя. Это позволяет увеличить общую высоту нижнего электродного слоя конденсатора, чтобы увеличить соотношение сторон конденсатора, тем самым увеличив противоположную область между верхним электродным слоем и нижним электродным слоем в конденсаторе таким образом, что емкость конденсатора увеличивается. Кроме того, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя на основу расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя на основу, что позволяет обеспечить возможность выравнивания второго нижнего электродного слоя с первым нижним электродным слоем, т.е. обеспечить полный контакт между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя, и, таким образом, избежать неточного совмещения между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя, благодаря чему повышается как емкость, так и точность размеров конденсатора, и повышается качество изготовления конденсатора, в результате чего конденсатор гарантированно будет иметь приемлемые электрические характеристики. Кроме того, диэлектрический слой конденсатора также покрывает верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя, открытую вторым нижним электродным слоем для предотвращения контакта верхнего электродного слоя с первым нижним электродным слоем через верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя, открытую вторым нижним электродным слоем, благодаря чему дополнительно обеспечиваются приемлемые электрические характеристики конденсатора.[0014] To solve the above problem, embodiments of the present disclosure provide a semiconductor structure and a method for manufacturing the same. In a semiconductor structure, the channel region of a semiconductor channel is located vertically on the surface of a metal bit line, so that the semiconductor structure may include a vertical Gate-All-Around (GAA) transistor. This helps to save space for arranging the semiconductor channel in a direction (usually in the horizontal direction) parallel to the surface of the metal bit line, and thus increases the degree of integration of the semiconductor structure in the horizontal direction. In addition, the structure of the lower electrode layer in the capacitor changes. Specifically, the first lower electrode layer and the second lower electrode layer are stacked on top of each other to form the lower electrode layer. This allows the overall height of the lower electrode layer of the capacitor to be increased to increase the aspect ratio of the capacitor, thereby increasing the opposing area between the upper electrode layer and the lower electrode layer in the capacitor so that the capacitance of the capacitor is increased. In addition, the orthogonal projection of the lower surface of the second lower electrode layer on the base is located in the orthogonal projection of the upper surface of the first lower electrode layer on the base, which allows the second lower electrode layer to be aligned with the first lower electrode layer, i.e. ensure complete contact between the lower surface of the second lower electrode layer and the upper surface of the first lower electrode layer, and thus avoid inaccurate registration between the lower surface of the second lower electrode layer and the upper surface of the first lower electrode layer, thereby improving both capacity and accuracy size of the capacitor, and the quality of manufacture of the capacitor is improved, as a result of which the capacitor is guaranteed to have acceptable electrical characteristics. In addition, the dielectric layer of the capacitor also covers the upper surface of the first lower electrode layer exposed by the second lower electrode layer to prevent the upper electrode layer from contacting the first lower electrode layer through the upper surface of the first lower electrode layer exposed by the second lower electrode layer, thereby further ensuring acceptable electrical characteristics of the capacitor.
[0015] Для более точного описания задач, технических решений и преимуществ вариантов осуществления настоящего раскрытия ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи подробно описаны варианты осуществления настоящего раскрытия. Однако для специалиста в данной области техники очевидно, что множество технических деталей предоставляется читателю для лучшего понимания раскрытия в вариантах осуществления настоящего изобретения. Однако, даже при отсутствии этих технических деталей, а также различных изменений и модификаций на основе нижеследующих вариантов осуществления могут быть реализованы технические решения, заявленные в раскрытии.[0015] To more precisely describe the objectives, technical solutions and advantages of embodiments of the present disclosure, embodiments of the present disclosure are described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it will be apparent to one skilled in the art that many technical details are provided to the reader to better understand the disclosure in embodiments of the present invention. However, even in the absence of these technical details, as well as various changes and modifications, the technical solutions claimed in the disclosure can be implemented based on the following embodiments.
[0016] В одном из вариантов осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура. Полупроводниковая структура, предложенная в варианте осуществления настоящего раскрытия, подробно описана ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи. На фиг. 1 представлен схематический структурный вид в разрезе, соответствующий полупроводниковой структуре согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 2-6 представлены схематические структурные виды в разрезе структур пяти типов, совместно образованных первым нижним электродным слоем, вторым нижним электродным слоем и диэлектрическим слоем конденсатора в полупроводниковой структуре согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия.[0016] In one embodiment of the present disclosure, a semiconductor structure is provided. The semiconductor structure proposed in the embodiment of the present disclosure is described in detail below with reference to the accompanying drawings. In fig. 1 is a schematic cross-sectional structural view corresponding to a semiconductor structure according to one embodiment of the present disclosure. In fig. 2-6 are schematic cross-sectional structural views of five types of structures jointly formed by a first lower electrode layer, a second lower electrode layer, and a capacitor dielectric layer in a semiconductor structure according to one embodiment of the present disclosure.
[0017] Со ссылкой на фиг. 1-6 полупроводниковая структура включает в себя основу 110 и блок 100 хранения, расположенный на основе 110. Блок 100 хранения включает в себя: первый диэлектрический слой 103 и металлическую линию 101 битов, расположенную в первом диэлектрическом слое 103, причем первый диэлектрический слой 103 открывает поверхность металлической линии 101 битов; полупроводниковый канал 102, расположенный на частичной поверхности металлической линии 101 битов, причем полупроводниковый канал 102 обращен к нижней поверхности металлической линии 101 битов и электрически соединен с металлической линией 101 битов; линию 104 слов, расположенную вокруг частичной области полупроводникового канала 102; второй диэлектрический слой 105, расположенный между металлической линией 101 битов и линией 104 слов, а также расположенный со стороны линии 104 слов на удалении от основы 110; первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126, уложенные друг на друга на верхней поверхности полупроводникового канала 102 на удалении от металлической линии 101 битов, причем первый нижний электродный слой 116 контактирует с верхней поверхностью полупроводникового канала 102; верхний электродный слой 146, расположенный на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 и окружающий первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126; и диэлектрический слой 136 конденсатора, расположенный между верхним электродным слоем 146 и первым нижним электродным слоем 116, а также расположенный между верхним электродным слоем 146 и вторым нижним электродным слоем 126.[0017] With reference to FIG. 1-6, the semiconductor structure includes a base 110 and a storage unit 100 located on the base 110. The storage unit 100 includes: a first dielectric layer 103 and a metal bit line 101 located in the first dielectric layer 103, wherein the first dielectric layer 103 opens metal line surface 101 bits; a semiconductor channel 102 located on a partial surface of the metal bit line 101, the semiconductor channel 102 facing the bottom surface of the metal bit line 101 and electrically connected to the metal bit line 101; a word line 104 located around a partial region of the semiconductor channel 102; a second dielectric layer 105 located between the metal bit line 101 and the word line 104, and also located on the side of the word line 104 away from the base 110; a first lower electrode layer 116 and a second lower electrode layer 126 stacked on an upper surface of the semiconductor channel 102 away from the metal bit line 101, the first lower electrode layer 116 contacting the upper surface of the semiconductor channel 102; an upper electrode layer 146 located on the upper surface of the second lower electrode layer 126 and surrounding the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126; and a dielectric capacitor layer 136 located between the upper electrode layer 146 and the first lower electrode layer 116, and also located between the upper electrode layer 146 and the second lower electrode layer 126.
[0018] В частности, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110. Диэлектрический слой 136 конденсатора покрывает верхнюю поверхность и стороны второго нижнего электродного слоя 126, а также покрывает стороны первого нижнего электродного слоя 116 и верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126.[0018] Specifically, the orthogonal projection of the bottom surface of the second bottom electrode layer 126 onto the substrate 110 is located in the orthogonal projection of the top surface of the first bottom electrode layer 116 onto the substrate 110. The dielectric capacitor layer 136 covers the top surface and sides of the second bottom electrode layer 126, as well as covers the sides of the first lower electrode layer 116 and the top surface of the first lower electrode layer 116 exposed by the second lower electrode layer 126.
[0019] В направлении от основы 110 до металлической линии 101 битов полупроводниковый канал 102 включает в себя первую легированную область I, канальную область II и вторую легированную область III, которые расположены последовательно. Первая легированная область I электрически соединена с металлической линией 101 битов. Линия 104 слов расположена вокруг канальной области II. Первый нижний электродный слой 116 находится в контакте со стороной второй легированной области III, расположенной на удалении от канальной области II.[0019] In the direction from the substrate 110 to the metal bit line 101, the semiconductor channel 102 includes a first doped region I, a channel region II, and a second doped region III, which are arranged in series. The first doped region I is electrically connected to the metal bit line 101. The 104 word line is located around channel area II. The first lower electrode layer 116 is in contact with a side of the second doped region III located away from the channel region II.
[0020] Поскольку полупроводниковая структура включает в себя вертикальный транзистор с круговым затвором, а металлическая линия 101 битов расположена между основой 110 и транзистором с круговым затвором, может быть сформировано трехмерное (3D) слоистое устройство хранения. Это позволяет повысить степень интеграции полупроводниковой структуры. Кроме того, конденсатор в полупроводниковой структуре совместно сформирован первым нижним электродным слоем 116, вторым нижним электродным слоем 126, диэлектрическим слоем 136 конденсатора и верхним электродным слоем 146. Другими словами, нижний электродный слой конденсатора сформирован путем послойной укладки первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126. С одной стороны, в направлении, перпендикулярном поверхности основы 110, для изготовления нижнего электродного слоя с относительно большой высотой путем выполнения отдельных операций могут быть сформированы первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 с относительно небольшой высотой. Поскольку первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 имеют относительно небольшую высоту, это обеспечивает возможность предотвращения наклона или сжатия первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126, благодаря чему повышается общая стабильность нижнего электродного слоя, и может быть сформирован конденсатор с большим соотношением сторон и большой емкостью. С другой стороны, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110 таким образом, чтобы обеспечить возможность выравнивания второго нижнего электродного слоя 126 с первым нижним электродным слоем 116, т.е. избежать неточного совмещения между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, благодаря чему повышается как емкость, так и точность размеров конденсатора, так что повышается качество изготовления конденсатора, в результате чего конденсатор гарантированно будет иметь приемлемые электрические характеристики.[0020] Since the semiconductor structure includes a vertical circular gate transistor and the metal bit line 101 is located between the base 110 and the circular gate transistor, a three-dimensional (3D) layered storage device can be formed. This makes it possible to increase the degree of integration of the semiconductor structure. In addition, the capacitor in the semiconductor structure is jointly formed by the first lower electrode layer 116, the second lower electrode layer 126, the dielectric capacitor layer 136, and the upper electrode layer 146. In other words, the lower electrode layer of the capacitor is formed by layering the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126. On the one hand, in the direction perpendicular to the surface of the base 110, to produce a lower electrode layer with a relatively large height, the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126 with a relatively small height can be formed by performing separate operations. Since the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126 have a relatively small height, it is possible to prevent the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126 from tilting or shrinking, thereby improving the overall stability of the lower electrode layer, and a capacitor can be formed with large aspect ratio and large capacity. On the other hand, the orthogonal projection of the bottom surface of the second lower electrode layer 126 on the base 110 is located in the orthogonal projection of the top surface of the first lower electrode layer 116 on the base 110 so as to enable the second lower electrode layer 126 to be aligned with the first lower electrode layer 116, i.e. .e. avoiding misalignment between the lower surface of the second lower electrode layer 126 and the upper surface of the first lower electrode layer 116, thereby improving both the capacitance and the dimensional accuracy of the capacitor, so that the manufacturing quality of the capacitor is improved, resulting in the capacitor being guaranteed to have acceptable electrical characteristics.
[0021] Полупроводниковая структура описана ниже более подробно со ссылкой на фиг. 1.[0021] The semiconductor structure is described below in more detail with reference to FIG. 1.
[0022] В этом варианте осуществления основа 110 может представлять собой слой структуры логической схемы и на нем размещают множество логических схем.[0022] In this embodiment, the substrate 110 may be a logic circuit structure layer and a plurality of logic circuits are arranged thereon.
[0023] Первый диэлектрический слой 103 может включать в себя: промежуточный диэлектрический слой 120, который расположен на поверхности основы 110, а металлическая линия 101 битов расположена на частичной поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120 на удалении от основы 110; и изолирующий слой 130, который расположен на поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120, открытой металлической линией 101 битов, и покрывает боковые стенки металлической линии 101 битов.[0023] The first dielectric layer 103 may include: an intermediate dielectric layer 120 that is located on a surface of the substrate 110, and a metal bit line 101 is located on a partial surface of the intermediate dielectric layer 120 remote from the substrate 110; and an insulating layer 130, which is located on the surface of the intermediate dielectric layer 120, exposed by the metal bit line 101, and covers the side walls of the metal bit line 101.
[0024] В частности, слой структуры логической схемы может представлять собой многоуровневую структуру. На частичной поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120, расположенной на удалении от слоя структуры логической схемы, может быть обеспечено множество металлических линий 101 битов, расположенных на расстоянии друг от друга. Каждая металлическая линия 101 битов может находиться в контакте и может быть электрически соединена по меньшей мере с одной первой легированной областью I. Как показано в качестве примера на фиг. 1, каждая металлическая линия 101 битов находится в контакте с двумя первыми легированными областями I. Количество первых легированных областей I, контактирующих и электрически соединенных с каждой металлической линией 101 битов, может быть соответствующим образом установлено в соответствии с фактическим электрическим требованием. Верхние поверхности металлических линий 101 битов могут быть расположены на одном уровне с верхней поверхностью изолирующего слоя 130. Это позволяет обеспечить достаточную поддержку для других структур, расположенных на верхних поверхностях металлических линий 101 битов и верхней поверхности изолирующего слоя 130.[0024] In particular, the logic circuit structure layer may be a multi-layer structure. On a partial surface of the intermediate dielectric layer 120 located away from the logic circuit structure layer, a plurality of metal bit lines 101 spaced apart from each other may be provided. Each metal bit line 101 may be in contact with and electrically connected to at least one first doped region I. As shown as an example in FIG. 1, each metal bit line 101 is in contact with two first alloyed regions I. The number of first alloyed areas I contacting and electrically connected with each metal bit line 101 can be suitably set according to the actual electrical requirement. The top surfaces of the metal bit lines 101 may be positioned flush with the top surface of the insulating layer 130. This allows for sufficient support to be provided for other structures located on the top surfaces of the metal bit lines 101 and the top surface of the insulating layer 130.
[0025] Промежуточный диэлектрический слой 120 используют для обеспечения изоляции между слоем структуры логической схемы и металлическими линиями 101 битов. Промежуточный диэлектрический слой 120 позволяет предотвратить электрическую утечку между любыми двумя смежными металлическими линиями 101 битов. Материал промежуточного диэлектрического слоя 120 включает в себя по меньшей мере одно из оксида кремния, нитрида кремния, нитрида углерода кремния или оксинитрида углерода кремния.[0025] The intermediate dielectric layer 120 is used to provide insulation between the logic circuit structure layer and the metal bit lines 101. The intermediate dielectric layer 120 prevents electrical leakage between any two adjacent metal bit lines 101. The material of the intermediate dielectric layer 120 includes at least one of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbon nitride, or silicon carbon oxynitride.
[0026] Изолирующий слой 130 расположен между двумя смежными металлическими линиями 101 битов и используется для обеспечения изоляции между смежными металлическими линиями 101 битов. Материал изолирующего слоя 130 включает в себя по меньшей мере одно из оксида кремния, нитрида кремния, нитрида углерода кремния или оксинитрида углерода кремния.[0026] An insulating layer 130 is located between two adjacent metal bit lines 101 and is used to provide insulation between adjacent metal bit lines 101. The material of the insulating layer 130 includes at least one of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbon nitride, or silicon carbon oxynitride.
[0027] В этом варианте осуществления промежуточный диэлектрический слой 120 и изолирующий слой 130 представляют собой цельную структуру, благодаря чему уменьшаются дефекты состояния поверхности раздела между промежуточным диэлектрическим слоем 120 и изолирующим слоем 130, и улучшаются характеристики полупроводниковой структуры. Кроме того, материал промежуточного диэлектрического слоя 120 является таким же, как материал изолирующего слоя 130, что позволяет сократить процессы изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления промежуточный диэлектрический слой и изолирующий слой могут представлять собой слоистые структуры. Материал промежуточного диэлектрического слоя может отличаться от материала изолирующего слоя.[0027] In this embodiment, the intermediate dielectric layer 120 and the insulating layer 130 are integral structures, thereby reducing defects in the interface state between the intermediate dielectric layer 120 and the insulating layer 130, and improving the performance of the semiconductor structure. In addition, the material of the intermediate dielectric layer 120 is the same as the material of the insulating layer 130, which can reduce the manufacturing processes of the semiconductor structure, as well as reduce the cost and complexity of manufacturing the semiconductor structure. In other embodiments, the intermediate dielectric layer and the insulating layer may be layered structures. The material of the intermediate dielectric layer may differ from the material of the insulating layer.
[0028] Материал металлических линий 101 битов представляет собой металл. Преимущества такого расположения заключаются в следующем. С одной стороны, металлическая линия 101 битов из металлического материала, как правило, имеет относительно небольшое удельное сопротивление, в результате чего уменьшается сопротивление металлической линии 101 битов и, таким образом, увеличивается скорость передачи электрических сигналов в металлической линии 101 битов, уменьшается паразитная емкость металлической линии 101 битов, а также уменьшаются тепловые потери и снижается энергопотребление. С другой стороны, полупроводниковая структура также может включать в себя структуру схемы, которая снабжена металлическим проводящим слоем, используемым для электрических соединений, например, так называемым слоем M0, слоем M1, слоем M2 или т.п., известным специалистам в данной области техники. Процессы для металлического проводящего слоя могут быть использованы для изготовления металлических линий 101 битов одновременно с формированием металлического проводящего слоя. Таким образом, можно сократить этапы изготовления полупроводниковой структуры и уменьшить затраты на полупроводниковую структуру.[0028] The material of the metal bit lines 101 is metal. The advantages of this arrangement are as follows. On the one hand, the metal bit line 101 made of metal material generally has a relatively small resistivity, thereby reducing the resistance of the metal bit line 101 and thus increasing the transmission speed of electrical signals in the metal bit line 101, reducing the parasitic capacitance of the metal 101-bit lines, and also reduces thermal losses and reduces power consumption. On the other hand, the semiconductor structure may also include a circuit structure that is provided with a metal conductive layer used for electrical connections, for example, a so-called M0 layer, M1 layer, M2 layer or the like, known to those skilled in the art. Metal conductive layer processes can be used to produce metal bit lines 101 at the same time as forming the metal conductive layer. In this way, it is possible to shorten the manufacturing steps of the semiconductor structure and reduce the cost of the semiconductor structure.
[0029] Материал металлических линий 101 битов может представлять собой металл, металлосодержащее соединение или сплав. Металл может представлять собой медь, алюминий, вольфрам, золото, серебро или т.п. Металлосодержащее соединение может представлять собой нитрид тантала или нитрид титана. Сплав может представлять собой материал сплава, сформированный по меньшей мере двумя металлами из меди, алюминия, вольфрама, золота или серебра. Кроме того, материал металлических линий 101 битов также может представлять собой по меньшей мере одно из никеля, кобальта или платины.[0029] The material of the metal bit lines 101 may be a metal, a metal-containing compound, or an alloy. The metal may be copper, aluminum, tungsten, gold, silver or the like. The metal-containing compound may be tantalum nitride or titanium nitride. An alloy may be an alloy material formed by at least two metals of copper, aluminum, tungsten, gold or silver. In addition, the material of the metal bit lines 101 may also be at least one of nickel, cobalt, or platinum.
[0030] В некоторых вариантах осуществления материал металлических линий 101 битов представляет собой медь.[0030] In some embodiments, the material of the metal bit lines 101 is copper.
[0031] Полупроводниковая структура может включать в себя множество металлических линий 101 битов, расположенных на расстоянии друг от друга. Каждая металлическая линия 101 битов проходит в первом направлении. Каждая металлическая линия 101 битов может быть электрически соединена по меньшей мере с двумя полупроводниковыми каналами 102.[0031] The semiconductor structure may include a plurality of metal bit lines 101 spaced apart from each other. Each metal line 101 bits runs in the first direction. Each metal bit line 101 may be electrically coupled to at least two semiconductor channels 102.
[0032] Материал полупроводниковых каналов 102 включает по меньшей мере одно из оксида индия-галлия-цинка (Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO), оксида индия-вольфрама (Indium Tungsten Oxide, IWO) или оксида индия-олова (Indium Tin Oxide, ITO). Когда полупроводниковые каналы 102 сформированы вышеуказанными материалами, это обеспечивает возможность увеличения подвижности носителей в полупроводниковых каналах 102 и, таким образом, обеспечить более эффективную передачу электрического сигнала в полупроводниковых каналах 102.[0032] The semiconductor channel material 102 includes at least one of Indium Gallium Zinc Oxide (IGZO), Indium Tungsten Oxide (IWO), or Indium Tin Oxide (ITO) ). When the semiconductor channels 102 are formed by the above materials, it is possible to increase the mobility of carriers in the semiconductor channels 102 and thus provide more efficient electrical signal transmission in the semiconductor channels 102.
[0033] В одном примере материал полупроводниковых каналов 102 представляет собой оксид индия-галлия-цинка. Подвижность носителей из оксида индия-галлия-цинка в 20-50 раз больше, чем у поликристаллического кремния, что позволяет увеличить подвижность носителей в канальных областях II в полупроводниковых каналах 102 и, таким образом, обеспечить уменьшение тока утечки во время работы полупроводниковой структуры таким образом, чтобы снизить энергопотребление полупроводниковой структуры и повысить эффективность работы полупроводниковой структуры. Кроме того, время хранения в блоке запоминающего устройства, выполненном на транзисторе с круговым затвором, сформированном полупроводниковыми каналами 102 из оксида индия-галлия-цинка, может превышать 400 с. Это позволяет снизить частоту обновления и энергопотребление запоминающего устройства.[0033] In one example, the material of the semiconductor channels 102 is indium gallium zinc oxide. The carrier mobility of indium gallium zinc oxide is 20 to 50 times greater than that of polycrystalline silicon, which allows for increased carrier mobility in channel regions II in semiconductor channels 102 and thus provides a reduction in leakage current during operation of the semiconductor structure in this manner. , to reduce the power consumption of the semiconductor structure and improve the operating efficiency of the semiconductor structure. In addition, the storage time in the storage unit of the circular gate transistor formed by the indium gallium zinc oxide semiconductor channels 102 may exceed 400 seconds. This allows you to reduce the refresh rate and power consumption of the storage device.
[0034] В этом варианте осуществления каждый из полупроводниковых каналов 102 имеет цилиндрическую структуру, в которой сторона полупроводникового канала 102 представляет собой гладкую переходную поверхность, которая позволяет предотвратить явление точечного разряда или электрической утечки в полупроводниковом канале 102 и, таким образом, дополнительно улучшить электрические характеристики полупроводниковой структуры. Следует отметить, что в других вариантах осуществления полупроводниковый канал может иметь эллиптическую столбчатую структуру, параллелепипедную столбчатую структуру или другие нерегулярные структуры. Следует понимать, что, когда структура полупроводникового канала представляет собой параллелепипедную столбчатую структуру, углы, сформированные смежными поверхностями боковых стенок параллелепипедной столбчатой структуры, могут быть скругленными углами, что позволяет избежать проблемы точечного разряда. Параллелепипедная столбчатая структура может представлять собой кубическую столбчатую структуру или прямоугольную параллелепипедную столбчатую структуру.[0034] In this embodiment, each of the semiconductor channels 102 has a cylindrical structure, in which the side of the semiconductor channel 102 is a smooth transition surface, which can prevent the phenomenon of point discharge or electrical leakage in the semiconductor channel 102 and thus further improve the electrical performance semiconductor structure. It should be noted that in other embodiments, the semiconductor channel may have an elliptical columnar structure, a parallelepiped columnar structure, or other irregular structures. It should be understood that when the semiconductor channel structure is a parallelepiped columnar structure, the corners formed by adjacent surfaces of the side walls of the parallelepiped columnar structure can be rounded corners, which avoids the problem of point discharge. The parallelepiped columnar structure may be a cubic columnar structure or a rectangular parallelepiped columnar structure.
[0035] Первая легированная область I образует один из истока или стока транзисторного устройства, а вторая легированная область III образует другой из истока или стока транзисторного устройства. Первая легированная область I, канальная область II и вторая легированная область III имеют один и тот же полупроводниковый элемент. Другими словами, первая легированная область I, канальная область II и вторая легированная область III представляют собой цельную структуру. Это позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между первой легированной областью I и канальной областью II и уменьшить дефект состояния поверхности раздела между канальной областью II и второй легированной областью III, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры. Следует понимать, что в других вариантах осуществления полупроводниковый канал может представлять собой трехслойную структуру, и три слоя соответственно используют в качестве первой легированной области, канальной области и третьей легированной области.[0035] The first doped region I forms one of the source or drain of the transistor device, and the second doped region III forms the other of the source or drain of the transistor device. The first doped region I, the channel region II and the second doped region III have the same semiconductor element. In other words, the first doped region I, the channel region II, and the second doped region III are an integral structure. This makes it possible to reduce the interface state defect between the first doped region I and the channel region II and to reduce the interface state defect between the channel region II and the second doped region III, and thus improve the performance of the semiconductor structure. It should be understood that in other embodiments, the semiconductor channel may be a three-layer structure, and the three layers are respectively used as the first doped region, the channel region, and the third doped region.
[0036] Первая легированная область I может включать в себя первый металлический полупроводниковый слой 112. Первый металлический полупроводниковый слой 112 находится в контакте с металлической линией 101 битов, и удельное сопротивление первого металлического полупроводникового слоя 112 меньше удельного сопротивления первой легированной области I, отличной от первого металлического полупроводникового слоя 112. Таким образом, может быть уменьшено удельное сопротивление первой легированной области I, а первый металлический полупроводниковый слой 112 и первая легированная область I, отличная от первого металлического полупроводникового слоя 112, формируют омический контакт, что позволяет предотвратить непосредственный контакт металлических линий 101 битов с полупроводниковым материалом и, таким образом, избежать формирования контакта с барьером Шоттки. Омический контакт позволяет уменьшить сопротивление в контакте между первой легированной областью I и металлической линией 101 битов таким образом, что потребление энергии полупроводниковой структурой во время работы снижается и уменьшается эффект RC-задержки, и, таким образом, улучшаются электрические характеристики полупроводниковой структуры. Следует понимать, что в других вариантах осуществления полупроводниковый материал первой легированной области может находиться в прямом контакте с металлической линией битов. Другими словами, первая легированная область не включает в себя первый металлический полупроводниковый слой.[0036] The first doped region I may include a first metal semiconductor layer 112. The first metal semiconductor layer 112 is in contact with the metal bit line 101, and the resistivity of the first metal semiconductor layer 112 is less than the resistivity of the first doped region I different from the first metal semiconductor layer 112. Thus, the resistivity of the first doped region I can be reduced, and the first metal semiconductor layer 112 and the first doped region I other than the first metal semiconductor layer 112 form an ohmic contact, thereby preventing direct contact of the metal lines 101 bits with semiconductor material and thus avoid forming contact with the Schottky barrier. The ohmic contact makes it possible to reduce the contact resistance between the first doped region I and the metal bit line 101 such that the power consumption of the semiconductor structure during operation is reduced and the RC delay effect is reduced, and thus the electrical performance of the semiconductor structure is improved. It should be understood that in other embodiments, the semiconductor material of the first doped region may be in direct contact with the metal bit line. In other words, the first doped region does not include the first metallic semiconductor layer.
[0037] В частности, металлический элемент в первом металлическом полупроводниковом слое 112 включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины. Например, материал полупроводникового канала 102 представляет собой оксид индия-галлия-цинка. Соответственно, материал первого металлического полупроводникового слоя 112 может представлять собой никельсодержащий оксид индия-галлия-цинка, кобальтсодержащий оксид индия-галлия-цинка, кобальт- и никельсодержащий оксид индия-галлия-цинка, платиносодержащий оксид индия-галлия-цинка или т.п. Кроме того, первый металлический полупроводниковый слой 112 может быть дополнительно легирован азотом.[0037] In particular, the metal element in the first metal semiconductor layer 112 includes at least one of cobalt, nickel or platinum. For example, the material of the semiconductor channel 102 is indium gallium zinc oxide. Accordingly, the material of the first metal semiconductor layer 112 may be nickel-containing indium gallium zinc oxide, cobalt containing indium gallium zinc oxide, cobalt and nickel containing indium gallium zinc oxide, platinum containing indium gallium zinc oxide, or the like. In addition, the first metal semiconductor layer 112 may be further doped with nitrogen.
[0038] Полупроводниковый элемент в первом металлическом полупроводниковом слое 112 является таким же, как полупроводниковый элемент в первой легированной области I, отличный от первого металлического полупроводникового слоя 112. Другими словами, первая легированная область I в целом представляет собой цельную структуру. Таким образом, первый металлический полупроводниковый слой 112 является частью первой легированной области I, что позволяет уменьшить дефект состояния поверхности раздела между первым металлическим полупроводниковым слоем 112 и первой легированной областью I, отличной от первого металлического полупроводникового слоя 112, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры. Следует отметить, что в других вариантах осуществления полупроводниковый элемент в первом металлическом полупроводниковом слое может отличаться от полупроводникового элемента в первой легированной области, отличной от первого металлического полупроводникового слоя. Например, полупроводниковый элемент в первом металлическом полупроводниковом слое может представлять собой кремний или германий. Соответственно, первая легированная область I представляет собой двухслойную структуру, включающую в себя первый металлический полупроводниковый слой.[0038] The semiconductor element in the first metal semiconductor layer 112 is the same as the semiconductor element in the first doped region I, different from the first metal semiconductor layer 112. In other words, the first doped region I is generally a solid structure. Thus, the first metal semiconductor layer 112 is part of the first doped region I, which makes it possible to reduce the interface state defect between the first metal semiconductor layer 112 and the first doped region I other than the first metal semiconductor layer 112, and thus improve the performance of the semiconductor layer 112. structures. It should be noted that in other embodiments, the semiconductor element in the first metal semiconductor layer may be different from the semiconductor element in the first doped region different from the first metal semiconductor layer. For example, the semiconductor element in the first metal semiconductor layer may be silicon or germanium. Accordingly, the first doped region I is a two-layer structure including a first metal semiconductor layer.
[0039] В некоторых вариантах осуществления полупроводниковый канал 102 находится в контакте с металлической линией 101 битов. Другими словами, первая легированная область I расположена на поверхности металлической линии 101 битов. Кроме того, полупроводниковая структура может дополнительно включать в себя металлический слой 108, который расположен на поверхности металлической линии 101 битов, не покрытой полупроводниковым каналом 102. Металлический слой 108 сформирован металлическим элементом в первом металлическом полупроводниковом слое 112. Следует понимать, что металлический слой 108 формируют одновременно на этапе формирования первого металлического полупроводникового слоя 112, и материал металлического слоя 108 может представлять собой по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины.[0039] In some embodiments, semiconductor channel 102 is in contact with metal bit line 101. In other words, the first doped region I is located on the surface of the metal bit line 101. In addition, the semiconductor structure may further include a metal layer 108 that is located on the surface of the metal bit line 101 not covered by the semiconductor channel 102. The metal layer 108 is formed by a metal element in the first metal semiconductor layer 112. It should be understood that the metal layer 108 is formed simultaneously in the step of forming the first metal semiconductor layer 112, and the material of the metal layer 108 may be at least one of cobalt, nickel or platinum.
[0040] Кроме того, в некоторых других вариантах осуществления материал металлической линии 101 битов представляет собой по меньшей мере одно из никеля, кобальта или платины. Соответственно, в процессах изготовления полупроводниковой структуры частичная область металлической линии 101 битов, находящаяся в контакте с первой легированной областью I, реагирует с первой легированной областью I с формированием первого металлического полупроводникового слоя 112. Таким образом, металлическая линия 101 битов и первый металлический полупроводниковый слой 112 являются цельной структурой, которая позволяет дополнительно уменьшить сопротивление в контакте между металлической линией 101 битов и первым металлическим полупроводниковым слоем 112. Другими словами, металлическая линия 101 битов может обеспечивать металлический элемент для формирования первого металлического полупроводникового слоя 112.[0040] Additionally, in some other embodiments, the material of the metal bit line 101 is at least one of nickel, cobalt, or platinum. Accordingly, in semiconductor structure fabrication processes, a partial region of the metal bit line 101 in contact with the first doped region I reacts with the first doped region I to form the first metal semiconductor layer 112. Thus, the metal bit line 101 and the first metal semiconductor layer 112 are an integral structure that can further reduce the resistance in contact between the metal bit line 101 and the first metal semiconductor layer 112. In other words, the metal bit line 101 can provide a metal element for forming the first metal semiconductor layer 112.
[0041] Вторая легированная область III может включать в себя второй металлический полупроводниковый слой 122, который находится в контакте с первым нижним электродным слоем 116, а удельное сопротивление материала второго металлического полупроводникового слоя 122 меньше, чем удельное сопротивление второй легированной области III, отличной от второго металлического полупроводникового слоя 122. Таким образом, это позволяет уменьшить удельное сопротивление второй легированной области III. Между вторым металлическим полупроводниковым слоем 122 и структурой конденсатора сформирован омический контакт, который позволяет уменьшить сопротивление в контакте между второй легированной областью III и структурой конденсатора таким образом, чтобы снизить потребление энергии полупроводниковой структурой во время работы, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры.[0041] The second doped region III may include a second metal semiconductor layer 122 that is in contact with the first lower electrode layer 116, and the material resistivity of the second metal semiconductor layer 122 is less than the resistivity of the second doped region III different from the second metal semiconductor layer 122. Thus, this makes it possible to reduce the resistivity of the second doped region III. An ohmic contact is formed between the second metal semiconductor layer 122 and the capacitor structure, which makes it possible to reduce the contact resistance between the second doped region III and the capacitor structure so as to reduce the power consumption of the semiconductor structure during operation, and thus improve the performance of the semiconductor structure.
[0042] Металлический элемент во втором металлическом полупроводниковом слое 122 включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины. В этом варианте осуществления металлический элемент в первом металлическом полупроводниковом слое 112 может быть таким же, как металлический элемент во втором металлическом полупроводниковом слое 122. В других вариантах осуществления металлический элемент в первом металлическом полупроводниковом слое может отличаться от металлического элемента во втором металлическом полупроводниковом слое.[0042] The metal element in the second metal semiconductor layer 122 includes at least one of cobalt, nickel, or platinum. In this embodiment, the metal element in the first metal semiconductor layer 112 may be the same as the metal element in the second metal semiconductor layer 122. In other embodiments, the metal element in the first metal semiconductor layer may be different from the metal element in the second metal semiconductor layer.
[0043] Кроме того, полупроводниковый элемент во втором металлическом полупроводниковом слое 122 является таким же, что и полупроводниковый элемент во второй легированной области III, отличной от второго металлического полупроводникового слоя 122. Другими словами, вторая легированная область III в целом представляет собой цельную структуру. Второй металлический полупроводниковый слой 122 является частью второй легированной области III. Это позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между вторым металлическим полупроводниковым слоем 122 и второй легированной областью III, отличной от второго металлического полупроводникового слоя 122, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры. Следует отметить, что в других вариантах осуществления полупроводниковый элемент во втором металлическом полупроводниковом слое может отличаться от полупроводникового элемента во второй легированной области, отличной от второго металлического полупроводникового слоя. Например, полупроводниковый элемент во втором металлическом полупроводниковом слое может представлять собой кремний или германий. Соответственно, вторая легированная область I представляет собой двухслойную структуру, включающую в себя второй металлический полупроводниковый слой.[0043] In addition, the semiconductor element in the second metal semiconductor layer 122 is the same as the semiconductor element in the second doped region III different from the second metal semiconductor layer 122. In other words, the second doped region III is a whole structure. The second metal semiconductor layer 122 is part of the second doped region III. This makes it possible to reduce defects in the interface state between the second metal semiconductor layer 122 and the second doped region III other than the second metal semiconductor layer 122, and thus improve the performance of the semiconductor structure. It should be noted that in other embodiments, the semiconductor element in the second metal semiconductor layer may be different from the semiconductor element in a second doped region different from the second metal semiconductor layer. For example, the semiconductor element in the second metallic semiconductor layer may be silicon or germanium. Accordingly, the second doped region I is a two-layer structure including a second metal semiconductor layer.
[0044] В случае, когда полупроводниковый элемент в качестве примера представляет собой кремний, второй металлический полупроводниковый слой 122 включает в себя по меньшей мере одно из силицида кобальта, силицида никеля или силицида платины. Кроме того, второй металлический полупроводниковый слой 122 может быть дополнительно легирован азотом.[0044] In the case where the semiconductor element is silicon as an example, the second metal semiconductor layer 122 includes at least one of cobalt silicide, nickel silicide or platinum silicide. In addition, the second metal semiconductor layer 122 may be further doped with nitrogen.
[0045] В направлении, в котором проходят металлические линии 101 битов, когда полупроводниковый канал 102 используют для формирования канала беспереходного транзистора, ширина полупроводникового канала 102 находится в пределах наноразмерного диапазона, что способствует формированию наноразмерного беспереходного транзисторного канала. Другими словами, первая легированная область I, канальная область II и вторая легированная область III имеют легированные ионы одного и того же типа. Например, все легированные ионы представляют собой ионы N-типа или ионы P-типа. Кроме того, первая легированная область I, канальная область II и вторая легированная область III могут иметь одинаковые легированные ионы. Термин «беспереходный» в настоящем документе относится к отсутствию PN-перехода. Другими словами, в транзисторе, сформированном полупроводниковым каналом 102, нет PN-перехода. Преимущества этого заключаются в следующем. В одном аспекте первую легированную область I и вторую легированную область III не нужно дополнительно легировать, что позволяет избежать проблемы, заключающейся в сложности управления процессом легирования первой легированной области I и второй легированной области III. В частности, по мере дальнейшего уменьшения размера транзистора при дополнительном легировании первой легированной области I и второй легированной области III сложнее управлять концентрацией легирования. Еще в одном аспекте, поскольку устройство представляет собой беспереходный транзистор, нет необходимости в изготовлении гиперрезкого PN-перехода в наноразмерном диапазоне, что позволяет избежать использования процесса легирования градиента концентрации гиперрезкого перехода сток-исток. Таким образом, можно избежать таких проблем, как дрейф порогового напряжения, увеличение тока утечки и т.п., вызванных резким изменением легирования. Это также позволяет ингибировать эффект короткого канала, и устройство все же сможет работать в масштабе нескольких нанометров. Это является предпочтительным для повышения степени интеграции и улучшения электрических характеристик полупроводниковой структуры. Следует понимать, что указанное дополнительное легирование в настоящем документе относится к выполнению легирования таким образом, чтобы можно было легировать легированные ионы в первой легированной области I и второй легированной области III, относящиеся к типу, отличающемуся от типа легированных ионов в канальной области.[0045] In the direction in which the metal bit lines 101 extend, when the semiconductor channel 102 is used to form a junctionless transistor channel, the width of the semiconductor channel 102 is within the nanoscale range, which facilitates the formation of a nanoscale junctionless transistor channel. In other words, the first doped region I, the channel region II, and the second doped region III have the same type of doped ions. For example, all doped ions are N-type ions or P-type ions. In addition, the first doped region I, the channel region II, and the second doped region III may have the same doped ions. The term "junctionless" as used herein refers to the absence of a PN junction. In other words, there is no PN junction in the transistor formed by the semiconductor channel 102. The benefits of this are as follows. In one aspect, the first doped region I and the second doped region III do not need to be further doped, which avoids the problem that it is difficult to control the doping process of the first doped region I and the second doped region III. In particular, as the size of the transistor is further reduced by further doping the first doped region I and the second doped region III, it is more difficult to control the doping concentration. In yet another aspect, since the device is a junctionless transistor, there is no need to fabricate the hyperabrupt PN junction in the nanoscale range, thereby avoiding the use of a concentration gradient doping process of the hyperabrupt drain-source junction. In this way, problems such as threshold voltage drift, increase in leakage current, etc. caused by sudden doping changes can be avoided. This also allows the short channel effect to be inhibited and the device can still operate at the nanometer scale. This is preferable for increasing the degree of integration and improving the electrical characteristics of the semiconductor structure. It should be understood that the additional doping herein refers to performing the doping in such a way that the doped ions in the first doped region I and the second doped region III can be doped of a different type from the type of doped ions in the channel region.
[0046] Кроме того, концентрация легированных ионов в первой легированной области I и концентрация легированных ионов во второй легированной области III могут быть большими, чем концентрация легирования легированных ионов в канальной области II. Легированные ионы представляют собой ионы N-типа или ионы P-типа. В частности, ионы N-типа представляют собой ионы мышьяка, ионы фосфора или ионы сурьмы по меньшей мере одного типа. Ионы P-типа представляют собой ионы бора, ионы индия или ионы галлия по меньшей мере одного типа.[0046] In addition, the doped ion concentration in the first doped region I and the doped ion concentration in the second doped region III may be greater than the doped ion doping concentration in the channel region II. Doped ions are N-type ions or P-type ions. In particular, the N-type ions are arsenic ions, phosphorus ions or antimony ions of at least one type. The P-type ions are boron ions, indium ions or gallium ions of at least one type.
[0047] Линия 104 слов включает в себя диэлектрический слой 114 затвора, который может окружать всю поверхность боковой стенки полупроводникового канала 102. Таким образом, это позволяет предотвратить электрическую утечку в полупроводниковом канале 102, и, таким образом, улучшить электрические характеристики транзистора с круговым затвором.[0047] The word line 104 includes a gate dielectric layer 114 that may surround the entire surface of the side wall of the semiconductor channel 102. Thus, it is possible to prevent electrical leakage in the semiconductor channel 102, and thus improve the electrical performance of the circular gate transistor .
[0048] В других вариантах осуществления диэлектрический слой затвора может покрывать только часть поверхности боковой стенки полупроводникового канала канальной области, или диэлектрический слой затвора покрывает часть поверхности боковой стенки полупроводниковых каналов канальной области и первой легированной области или диэлектрический слой затвора покрывает часть поверхности боковой стенки полупроводникового канала канальной области и второй легированной области, в которой диэлектрический слой затвора расположен вокруг вторых легированных областей. Другими словами, при расположении на части поверхности боковой стенки полупроводникового канала второй легированной области диэлектрический слой затвора может защищать поверхность второй легированной области, что позволяет избежать технологического повреждения поверхности второй легированной области в процессе изготовления. Это позволяет дополнительно улучшить электрические характеристики полупроводниковой структуры.[0048] In other embodiments, the gate dielectric layer may cover only a portion of the channel side wall surface of the channel region, or the gate dielectric layer covers a portion of the side wall surface of the channel region semiconductor channels and the first doped region, or the gate dielectric layer covers a portion of the side wall surface of the channel region semiconductor. a channel region and a second doped region, in which the gate dielectric layer is disposed around the second doped regions. In other words, when a second doped region is located on a portion of the side wall surface of the semiconductor channel, the gate dielectric layer can protect the surface of the second doped region, thereby avoiding process damage to the surface of the second doped region during the manufacturing process. This makes it possible to further improve the electrical characteristics of the semiconductor structure.
[0049] Кроме того, линия 104 слов включает в себя проводящий слой 124 затвора. Проводящий слой 124 затвора расположен вокруг частичной области полупроводникового канала 102. Диэлектрический слой 114 затвора расположен между полупроводниковым каналом 102 и проводящим слоем 124 затвора.[0049] In addition, the word line 104 includes a gate conductive layer 124. The gate conductive layer 124 is located around a partial region of the semiconductor channel 102. The gate dielectric layer 114 is located between the semiconductor channel 102 and the gate conductive layer 124.
[0050] В частности, проводящий слой 124 затвора расположен вокруг канальной области II и расположен на поверхности боковой стенки диэлектрического слоя 114 затвора, соответствующего канальной области II.[0050] Specifically, the gate conductive layer 124 is arranged around the channel region II and is located on the side wall surface of the gate dielectric layer 114 corresponding to the channel region II.
[0051] Материал диэлектрического слоя 114 затвора включает в себя по меньшей мере одно из оксида кремния, нитрида кремния или оксинитрида кремния. Материал проводящего слоя 124 затвора включает в себя по меньшей мере одно из поликристаллического кремния, нитрида титана, нитрида тантала, меди, вольфрама или алюминия.[0051] The material of the gate dielectric layer 114 includes at least one of silicon oxide, silicon nitride, or silicon oxynitride. The material of the gate conductive layer 124 includes at least one of polycrystalline silicon, titanium nitride, tantalum nitride, copper, tungsten, or aluminum.
[0052] В этом варианте осуществления полупроводниковая структура может включать в себя множество линий 104 слов, расположенных с интервалами. Каждая линия 104 слов проходит во втором направлении. Второе направление отличается от первого направления. Например, первое направление может быть перпендикулярным второму направлению. Кроме того каждая из линий 104 слов может быть расположена вокруг канальной области II по меньшей мере одного полупроводникового канала 102. Как показано в качестве примера на фиг. 1, каждая линия 104 слов окружает два полупроводниковых канала 102. Количество полупроводниковых каналов 102, окруженных каждой линией 104 слов, может быть соответствующим образом установлено согласно фактическому электрическому требованию.[0052] In this embodiment, the semiconductor structure may include a plurality of word lines 104 spaced. Each line of 104 words runs in the second direction. The second direction is different from the first direction. For example, the first direction may be perpendicular to the second direction. In addition, each of the word lines 104 may be located around the channel region II of at least one semiconductor channel 102. As shown as an example in FIG. 1, each word line 104 surrounds two semiconductor channels 102. The number of semiconductor channels 102 surrounded by each word line 104 can be suitably set according to the actual electrical requirement.
[0053] Второй диэлектрический слой 105 используют для изолирования металлических слоев 108 из линий 104 слов, для изолирования металлических линий 101 битов от линий 104 слов, а также для изолирования смежных линий 104 слов и смежных металлических слоев 108. Другими словами, второй диэлектрический слой 105 расположен между металлическими слоями 108 и линиями 104 слов, а также расположен в интервалах между смежными линиями 104 слов и в интервалах между смежными металлическими слоями 108.[0053] The second dielectric layer 105 is used to isolate metal layers 108 from word lines 104, to isolate metal bit lines 101 from word lines 104, and to isolate adjacent word lines 104 and adjacent metal layers 108. In other words, the second dielectric layer 105 located between the metal layers 108 and the word lines 104, and also located in the spaces between adjacent word lines 104 and in the spaces between adjacent metal layers 108.
[0054] Второй диэлектрический слой 105 может включать в себя третий диэлектрический слой 115 и четвертый диэлектрический слой 125.Третий диэлектрический слой 115 расположен между металлическими слоями 108 и линиями 104 слов, и в интервалах между смежными металлическими слоями 108 для обеспечения изоляции между металлическими слоями 108 и линиями 104 слов, и, таким образом, предотвращения возникновения электрических помех между металлическими слоями 108 и линиями 104 слов, а также для предотвращения возникновения электрических помех между металлическими линиями 101 битов и линиями 104 слов. Четвертый диэлектрический слой 125 расположен между смежными линиями 104 слов и находится в контакте с третьим диэлектрическим слоем 115, который используют для обеспечения изоляции между смежными линиями 104 слов, тем самым предотвращая возникновение электрических помех между смежными линиями 104 слов. Четвертый диэлектрический слой 125 также расположен на поверхностях линий 104 слов на удалении от основы 110 и используется для поддержки других проводящих структур, расположенных на поверхности четвертого диэлектрического слоя 125 на удалении от основы 110, для обеспечения изоляции между линиями 104 слов и другими проводящими структурами.[0054] The second dielectric layer 105 may include a third dielectric layer 115 and a fourth dielectric layer 125. The third dielectric layer 115 is located between the metal layers 108 and the word lines 104, and at intervals between adjacent metal layers 108 to provide insulation between the metal layers 108 and word lines 104, and thus prevent electrical interference from occurring between the metal layers 108 and the word lines 104, and also preventing electrical noise from occurring between the metal bit lines 101 and the word lines 104. A fourth dielectric layer 125 is located between adjacent word lines 104 and is in contact with a third dielectric layer 115, which is used to provide insulation between adjacent word lines 104, thereby preventing electrical noise from occurring between adjacent word lines 104. A fourth dielectric layer 125 is also located on the surfaces of the word lines 104 remote from the substrate 110 and is used to support other conductive structures located on the surface of the fourth dielectric layer 125 remote from the substrate 110 to provide insulation between the word lines 104 and the other conductive structures.
[0055] Верхняя поверхность четвертого диэлектрического слоя 125 может быть расположена на одном уровне с верхними поверхностями вторых легированных областей III. Это позволяет обеспечить достаточную поддержку для других структур, расположенных на верхней поверхности четвертого диэлектрического слоя 125 и на верхних поверхностях вторых легированных областей III.[0055] The top surface of the fourth dielectric layer 125 may be positioned flush with the top surfaces of the second doped regions III. This allows for sufficient support to be provided for other structures located on the top surface of the fourth dielectric layer 125 and on the top surfaces of the second doped regions III.
[0056] В этом варианте осуществления материал третьего диэлектрического слоя 115 и материал четвертого диэлектрического слоя 125 являются одинаковыми, и могут представлять собой по меньшей мере одно из оксида кремния, нитрида кремния, оксинитрида углерода кремния или оксинитрида кремния. В других вариантах осуществления материал третьего диэлектрического слоя и материал четвертого диэлектрического слоя могут быть разными.[0056] In this embodiment, the material of the third dielectric layer 115 and the material of the fourth dielectric layer 125 are the same, and may be at least one of silicon oxide, silicon nitride, silicon carbon oxynitride, or silicon oxynitride. In other embodiments, the material of the third dielectric layer and the material of the fourth dielectric layer may be different.
[0057] Следует понимать, что в других вариантах осуществления второй диэлектрический слой может представлять собой другие многоуровневые структуры пленочного слоя. Конкретное строение многоуровневой структуры пленочного слоя связано с аспектами процесса изготовления, при условии, что второй диэлектрический слой может обеспечивать изоляцию.[0057] It should be understood that in other embodiments, the second dielectric layer may be other layered film layer structures. The specific design of the layered structure of the film layer is related to aspects of the manufacturing process, as long as the second dielectric layer can provide insulation.
[0058] Конденсатор включает в себя первый нижний электродный слой 116, второй нижний электродный слой 126, диэлектрический слой 136 конденсатора и верхний электродный слой 146. Конденсатор подробно описан ниже со ссылкой на фиг. 1-6.[0058] The capacitor includes a first lower electrode layer 116, a second lower electrode layer 126, a dielectric capacitor layer 136, and an upper electrode layer 146. The capacitor is described in detail below with reference to FIG. 1-6.
[0059] В этом варианте осуществления первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 формируют нижний электродный слой конденсатора. Каждая линия 104 слов проходит во втором направлении. Как показано в качестве примера на фиг. 1, каждая линия 104 слов окружает два полупроводниковых канала 102, а первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 также проходят во втором направлении. В частности, каждый нижний электродный слой соответствует одной линии 104 слов. Другими словами, каждый нижний электродный слой находится в контакте со стороной, расположенной на удалении от канальной области II второй легированной области III, окруженной линией 104 слов, соответствующей нижнему электродному слою. Как показано в качестве примера на фиг. 1, нижние электродные слои, соответственно, находятся в контакте с верхними поверхностями вторых легированных областей III двух полупроводниковых каналов 102.[0059] In this embodiment, the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126 form the lower electrode layer of the capacitor. Each line of 104 words runs in the second direction. As shown as an example in FIG. 1, each word line 104 surrounds two semiconductor channels 102, and the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126 also extend in the second direction. Specifically, each bottom electrode layer corresponds to one line of 104 words. In other words, each lower electrode layer is in contact with a side located away from the channel region II of the second doped region III surrounded by a word line 104 corresponding to the lower electrode layer. As shown as an example in FIG. 1, the lower electrode layers are respectively in contact with the upper surfaces of the second doped regions III of the two semiconductor channels 102.
[0060] В некоторых примерах в направлении, перпендикулярном поверхности основы 110, толщина первых нижних электродных слоев 116 может превышать толщину вторых нижних электродных слоев 126. В некоторых других примерах в направлении, перпендикулярном поверхности основы 110, толщина первых нижних электродных слоев 116 может быть меньше или равна толщине вторых нижних электродных слоев 126. Кроме того, материал первых нижних электродных слоев 116 может быть таким же, как и материал вторых нижних электродных слоев 126. Кроме того, поскольку первые нижние электродные слои 116 и вторые нижние электродные слои 126 изготавливают в ходе отдельных этапов, материал первых нижних электродных слоев 116 может отличаться от материала вторых нижних электродных слоев 126.[0060] In some examples, in a direction perpendicular to the surface of the substrate 110, the thickness of the first lower electrode layers 116 may be greater than the thickness of the second lower electrode layers 126. In some other examples, in a direction perpendicular to the surface of the substrate 110, the thickness of the first lower electrode layers 116 may be less. or equal to the thickness of the second lower electrode layers 126. In addition, the material of the first lower electrode layers 116 may be the same as the material of the second lower electrode layers 126. Moreover, since the first lower electrode layers 116 and the second lower electrode layers 126 are manufactured during individual steps, the material of the first lower electrode layers 116 may be different from the material of the second lower electrode layers 126.
[0061] Кроме того, верхние электродные слои 146 также проходят во втором направлении. Верхние электродные слои 146 взаимно однозначно соответствуют нижним электродным слоям. Ортогональная проекция каждого верхнего электродного слоя 146 на основу 110 покрывает ортогональную проекцию каждого нижнего электродного слоя на основу 110. Ортогональная проекция каждого нижнего электродного слоя на основу 110 расположена на ортогональной проекции каждой линии 104 слов на основу 110.[0061] In addition, the upper electrode layers 146 also extend in the second direction. The upper electrode layers 146 correspond one-to-one to the lower electrode layers. The orthogonal projection of each upper electrode layer 146 onto the base 110 covers the orthogonal projection of each lower electrode layer onto the base 110. The orthogonal projection of each lower electrode layer onto the base 110 is located on the orthogonal projection of each word line 104 onto the base 110.
[0062] В других вариантах осуществления каждый нижний электродный слой может находиться в контакте со стороной, расположенной на удалении от канальных областей только одной второй легированной области, и каждый верхний электродный слой может взаимно однозначно соответствовать каждому нижнему электродному слою или один верхний электродный слой соответствует множеству нижних электродных слоев. Или один нижний электродный слой может находиться в контакте со сторонами, расположенными на удалении от канальных областей множества вторых легированных областей, и каждый верхний электродный слой может соответствовать только одному полупроводниковому каналу. Другими словами, один нижний электродный слой соответствует множеству верхних электродных слоев. Таким образом, в смежных конденсаторах верхние электродные слои могут быть соединены с различными электрическими потенциалами или нижние электродные слои могут быть соединены с различными электрическими потенциалами. Это позволяет реализовать диверсифицированное управление смежными конденсаторами.[0062] In other embodiments, each bottom electrode layer may be in contact with a side away from the channel regions of only one second doped region, and each top electrode layer may correspond one-to-one to each bottom electrode layer, or one top electrode layer corresponds to multiple lower electrode layers. Or, one bottom electrode layer may be in contact with sides remote from the channel regions of the plurality of second doped regions, and each top electrode layer may correspond to only one semiconductor channel. In other words, one lower electrode layer corresponds to a plurality of upper electrode layers. Thus, in adjacent capacitors, the upper electrode layers may be connected to different electrical potentials or the lower electrode layers may be connected to different electrical potentials. This allows for diversified control of adjacent capacitors.
[0063] Нижний электродный слой сформирован путем послойной укладки первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126, что позволяет увеличить общую высоту нижнего электродного слоя. Таким образом, при увеличении емкости конденсатора первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 с относительно небольшой высотой могут быть сформированы в ходе отдельных этапов, чтобы предотвратить наклон или сжатие первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126, благодаря чему повышается общая стабильность нижнего электродного слоя. Ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110 таким образом, чтобы обеспечить полный контакт между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, и, таким образом, избежать неточного совмещения между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, чтобы повысить точность размеров конденсатора.[0063] The lower electrode layer is formed by layering the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126, thereby increasing the overall height of the lower electrode layer. Thus, when increasing the capacitance of the capacitor, the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126 with a relatively small height can be formed in separate steps to prevent the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126 from tilting or shrinking, thereby increasing general stability of the lower electrode layer. The orthogonal projection of the bottom surface of the second bottom electrode layer 126 on the base 110 is located in the orthogonal projection of the top surface of the first bottom electrode layer 116 on the base 110 so as to provide complete contact between the bottom surface of the second bottom electrode layer 126 and the top surface of the first bottom electrode layer 116, and thus avoid misregistration between the lower surface of the second lower electrode layer 126 and the upper surface of the first lower electrode layer 116 so as to improve the dimensional accuracy of the capacitor.
[0064] В некоторых примерах в направлении, в котором проходит металлическая линия 101 битов, ширина нижней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 меньше максимальной ширины полупроводникового канала 102. В других вариантах осуществления ширина нижней поверхности первого нижнего электродного слоя может превышать максимальную ширину полупроводникового канала или может быть равна ей.[0064] In some examples, in the direction in which the metal bit line 101 extends, the width of the bottom surface of the first bottom electrode layer 116 is less than the maximum width of the semiconductor channel 102. In other embodiments, the width of the bottom surface of the first bottom electrode layer may exceed the maximum width of the semiconductor channel or may be equal to it.
[0065] Со ссылкой на фиг. 1-4 первый нижний электродный слой 116 включает в себя первый нижний проводящий столбик 113 и первый нижний проводящий блок 123. Первый нижний проводящий столбик 113 находится в контакте со второй легированной областью III. Один конец первого нижнего проводящего блока 123 находится в контакте с первым нижним проводящим столбиком 113, а другой конец находится в контакте со вторым нижним электродным слоем 126. Второй нижний электродный слой 126 включает в себя второй нижний проводящий столбик 133 и второй нижний проводящий блок 143. Второй нижний проводящий столбик 133 находится в контакте с первым нижним проводящим блоком 123. Один конец второго нижнего проводящего блока 143 находится в контакте со вторым нижним проводящим столбиком 133, а другой конец находится в контакте с диэлектрическим слоем 136 конденсатора. В некоторых примерах первый нижний проводящий столбик 113 покрывает всю верхнюю поверхность второй легированной области III. Кроме того, в направлении от основы 110 площадь поперечного сечения первого нижнего проводящего столбика 113 в направлении, параллельном поверхности основы 110, постепенно увеличивается, а ортогональная проекция верхней поверхности первого нижнего проводящего столбика 113 на основу 110 совпадает с ортогональной проекцией нижней поверхности первого нижнего проводящего блока 123 на основу 110 таким образом, что обеспечивается наибольшая площадь контакта между второй легированной областью III и первым нижним электродным слоем 116, и объем первого нижнего электродного слоя 116 увеличивается таким образом, что уменьшается сопротивление первого нижнего электродного слоя 116, что, таким образом, способствует уменьшению сопротивления в контакте между второй легированной областью III и первым нижним электродным слоем 116.[0065] With reference to FIG. 1-4, the first lower electrode layer 116 includes a first lower conductive post 113 and a first lower conductive block 123. The first lower conductive post 113 is in contact with the second doped region III. One end of the first lower conductive block 123 is in contact with the first lower conductive post 113, and the other end is in contact with the second lower electrode layer 126. The second lower electrode layer 126 includes a second lower conductive post 133 and a second lower conductive block 143. The second lower conductive post 133 is in contact with the first lower conductive block 123. One end of the second lower conductive block 143 is in contact with the second lower conductive post 133, and the other end is in contact with the dielectric layer 136 of the capacitor. In some examples, the first lower conductive column 113 covers the entire upper surface of the second doped region III. In addition, in the direction from the base 110, the cross-sectional area of the first lower conductive post 113 in the direction parallel to the surface of the base 110 gradually increases, and the orthogonal projection of the upper surface of the first lower conductive post 113 onto the base 110 coincides with the orthogonal projection of the lower surface of the first lower conductive block 123 onto the base 110 such that the largest contact area is provided between the second doped region III and the first lower electrode layer 116, and the volume of the first lower electrode layer 116 is increased such that the resistance of the first lower electrode layer 116 is reduced, thereby facilitating reducing the resistance in contact between the second doped region III and the first lower electrode layer 116.
[0066] В направлении от основы 110 площадь поперечного сечения второго нижнего проводящего столбика 133 в направлении, параллельном поверхности основы 110, постепенно увеличивается, и ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего проводящего столбика 133 на основу 110 расположена в ортогональной проекции нижней поверхности первого нижнего проводящего блока 123 на основу 110 таким образом, что предотвращается неточное совмещение между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, а объем второго нижнего электродного слоя 126 увеличивается таким образом, что уменьшается сопротивление второго нижнего электродного слоя 126, что, таким образом, способствует уменьшению сопротивления в контакте между вторым нижним электродным слоем 126 и первым нижним электродным слоем 116. Кроме того, ортогональная проекция верхней поверхности второго нижнего проводящего столбика 133 на основу 110 совпадает с ортогональной проекцией нижней поверхности второго нижнего проводящего блока 143 на основу 110.[0066] In the direction from the base 110, the cross-sectional area of the second lower conductive post 133 in the direction parallel to the surface of the base 110 gradually increases, and the orthogonal projection of the lower surface of the second lower conductive post 133 onto the base 110 is located in the orthogonal projection of the lower surface of the first lower conductive block 123 onto the base 110 such that misregistration between the lower surface of the second lower electrode layer 126 and the upper surface of the first lower electrode layer 116 is prevented, and the volume of the second lower electrode layer 126 is increased such that the resistance of the second lower electrode layer 126 is reduced, such that, thus helping to reduce the resistance in contact between the second lower electrode layer 126 and the first lower electrode layer 116. In addition, the orthogonal projection of the upper surface of the second lower conductive column 133 on the base 110 coincides with the orthogonal projection of the lower surface of the second lower conductive block 143 on the base 110 .
[0067] В других вариантах осуществления ортогональная проекция верхней поверхности первого нижнего проводящего столбика на основу может покрывать ортогональную проекцию нижней поверхности первого нижнего проводящего блока на основу, а ортогональная проекция верхней поверхности второго нижнего проводящего столбика на основу может покрывать ортогональную проекцию нижней поверхности второго нижнего проводящего блока на основу.[0067] In other embodiments, an orthogonal projection of the upper surface of the first lower conductive block onto the substrate may cover an orthogonal projection of the lower surface of the first lower conductive block onto the substrate, and an orthogonal projection of the upper surface of the second lower conductive block onto the substrate may cover an orthogonal projection of the lower surface of the second lower conductive block. block onto the base.
[0068] В этом варианте осуществления первый нижний проводящий столбик 113 и первый нижний проводящий блок 123 представляют собой цельную структуру, и второй нижний проводящий столбик 133 и второй нижний проводящий блок 143 представляют собой цельную структуру, что позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между первым нижним проводящим столбиком 113 и первым нижним проводящим блоком 123, а также дефекты состояния поверхности раздела второго нижнего проводящего столбика 133 и второго нижнего проводящего блока 143, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры. Первый нижний проводящий столбик 113, первый нижний проводящий блок 123, второй нижний проводящий столбик 133 и второй нижний проводящий блок 143 могут содержать один и тот же материал. Таким образом, это позволяет сократить этапы процесса изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. Материалы первого нижнего проводящего столбика 113, первого нижнего проводящего блока 123, второго нижнего проводящего столбика 133 и второго нижнего проводящего блока 143 могут, соответственно, представлять собой по меньшей мере одно из никель-платины, титана, тантала, кобальта, поликристаллического кремния, меди, вольфрама, нитрида тантала, нитрида титана или рутения.[0068] In this embodiment, the first lower conductive post 113 and the first lower conductive block 123 are a one-piece structure, and the second lower conductive post 133 and the second lower conductive block 143 are a one-piece structure, which makes it possible to reduce defects in the interface condition between the first lower conductive post 113 and the first lower conductive block 123, as well as defects in the interface state of the second lower conductive post 133 and the second lower conductive block 143, and thus improve the performance of the semiconductor structure. The first lower conductive post 113, the first lower conductive block 123, the second lower conductive post 133, and the second lower conductive block 143 may comprise the same material. Thus, it can reduce steps in the semiconductor structure fabrication process, as well as reduce the cost and complexity of semiconductor structure fabrication. The materials of the first lower conductive post 113, the first lower conductive block 123, the second lower conductive post 133, and the second lower conductive block 143 may, respectively, be at least one of nickel-platinum, titanium, tantalum, cobalt, polycrystalline silicon, copper, tungsten, tantalum nitride, titanium or ruthenium nitride.
[0069] В других вариантах осуществления первый нижний проводящий столбик и первый нижний проводящий блок могут не представлять собой цельную структуру, и второй нижний проводящий столбик и второй нижний проводящий блок могут не представлять собой цельную структуру. Другими словами, материалы первого нижнего проводящего столбика, первого нижнего проводящего блока, второго нижнего проводящего столбика и второго нижнего проводящего блока могут быть разными.[0069] In other embodiments, the first lower conductive post and the first lower conductive block may not be a solid structure, and the second lower conductive post and the second lower conducting block may not be a single structure. In other words, the materials of the first lower conductive post, the first lower conductive block, the second lower conductive post, and the second lower conductive block may be different.
[0070] В других вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 5, форма поперечного сечения первого нижнего электродного слоя 116 и форма поперечного сечения второго нижнего электродного слоя 126 могут быть прямоугольными. Со ссылкой на фиг. 6 поперечное сечение первого нижнего электродного слоя 116 и поперечное сечение второго нижнего электродного слоя 126 могут иметь форму перевернутой трапеции.[0070] In other embodiments, with reference to FIG. 5, the cross-sectional shape of the first lower electrode layer 116 and the cross-sectional shape of the second lower electrode layer 126 may be rectangular. With reference to FIG. 6, a cross-section of the first lower electrode layer 116 and a cross-section of the second lower electrode layer 126 may be in the shape of an inverted trapezoid.
[0071] Со ссылкой на фиг. 2-6 диэлектрический слой 136 конденсатора включает в себя первый диэлектрический слой 156 конденсатора, второй диэлектрический слой 166 конденсатора и третий диэлектрический слой 176 конденсатора. Первый диэлектрический слой 156 конденсатора покрывает стороны первого нижнего электродного слоя 116. Второй диэлектрический слой 166 конденсатора покрывает верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126. Третий диэлектрический слой 176 конденсатора покрывает верхнюю поверхность и стороны второго нижнего электродного слоя 126.[0071] With reference to FIG. 2-6, the dielectric capacitor layer 136 includes a first dielectric capacitor layer 156, a second dielectric capacitor layer 166, and a third dielectric capacitor layer 176. A first dielectric capacitor layer 156 covers the sides of the first bottom electrode layer 116. A second dielectric capacitor layer 166 covers the top surface of the first bottom electrode layer 116 exposed by the second bottom electrode layer 126. A third dielectric capacitor layer 176 covers the top surface and sides of the second bottom electrode layer 126.
[0072] Первый диэлектрический слой 156 конденсатора, второй диэлектрический слой 166 конденсатора и третий диэлектрический слой 176 конденсатора совместно покрывают поверхности первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126 таким образом, чтобы изолировать верхний электродный слой 146 от первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126. Кроме того, второй диэлектрический слой 166 конденсатора покрывает верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126, для предотвращения контакта верхнего электродного слоя 146 с первым нижним электродным слоем 116 через верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126, таким образом, дополнительно обеспечивая приемлемые электрические характеристики конденсатора.[0072] The first dielectric capacitor layer 156, the second dielectric capacitor layer 166, and the third dielectric capacitor layer 176 collectively cover the surfaces of the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126 so as to isolate the upper electrode layer 146 from the first lower electrode layer 116 and second lower electrode layer 126. In addition, a second dielectric capacitor layer 166 covers the upper surface of the first lower electrode layer 116 exposed by the second lower electrode layer 126 to prevent the upper electrode layer 146 from contacting the first lower electrode layer 116 through the upper surface of the first lower electrode layer 116 exposed by the second lower electrode layer 126, thereby further providing acceptable electrical performance of the capacitor.
[0073] Кроме того, диэлектрический слой 136 конденсатора также может включать в себя четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора. Четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора соединен с нижней поверхностью первого диэлектрического слоя 156 конденсатора и проходит в направлении от оси первого нижнего электродного слоя 116 перпендикулярно поверхности основы 110. Верхний электродный слой 146 (со ссылкой на фиг. 1) также расположен на поверхности четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора. В некоторых примерах, в направлении, в котором проходит металлическая линия 101 битов, когда ширина нижней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 меньше максимальной ширины полупроводникового канала 102, первый нижний электродный слой 116 открывает часть верхней поверхности второй легированной области III. Четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора соединен с нижней поверхностью первого диэлектрического слоя 156 конденсатора и проходит в направлении от оси первого нижнего электродного слоя 116 перпендикулярно поверхности основы 110. Таким образом, предпочтительно обеспечить изоляцию между верхним электродным слоем 146 и второй легированной областью III посредством четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора, тем самым обеспечив приемлемую электрическую производительность полупроводниковой структуры.[0073] In addition, the dielectric capacitor layer 136 may also include a fourth dielectric capacitor layer 186. A fourth capacitor dielectric layer 186 is coupled to the bottom surface of the first capacitor dielectric layer 156 and extends in a direction away from the axis of the first bottom electrode layer 116 perpendicular to the surface of the substrate 110. A top electrode layer 146 (with reference to FIG. 1) is also located on the surface of the fourth dielectric layer 186 capacitor. In some examples, in the direction in which the metal bit line 101 extends, when the width of the lower surface of the first lower electrode layer 116 is less than the maximum width of the semiconductor channel 102, the first lower electrode layer 116 exposes a portion of the upper surface of the second doped region III. The fourth dielectric capacitor layer 186 is connected to the lower surface of the first dielectric capacitor layer 156 and extends in a direction from the axis of the first lower electrode layer 116 perpendicular to the surface of the substrate 110. Thus, it is preferable to provide insulation between the upper electrode layer 146 and the second doped region III by the fourth dielectric layer 186 capacitor, thereby ensuring acceptable electrical performance of the semiconductor structure.
[0074] В этом варианте осуществления четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора и первый диэлектрический слой 156 конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое, которая позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между четвертым диэлектрическим слоем 186 конденсатора и первым диэлектрическим слоем 156 конденсатора, и, таким образом, улучшить общий эффект изоляции четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора и первого диэлектрического слоя 156 конденсатора. Материал четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора является таким же, как и материал первого диэлектрического слоя 156 конденсатора. Таким образом, предпочтительно сократить процесс изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления четвертый диэлектрический слой конденсатора и первый диэлектрический слой конденсатора могут представлять собой слоистые структуры. Материал четвертого диэлектрического слоя конденсатора может отличаться от материала первого диэлектрического слоя конденсатора.[0074] In this embodiment, the fourth capacitor dielectric layer 186 and the first capacitor dielectric layer 156 are an integrally formed structure that can reduce defects in the interface state between the fourth capacitor dielectric layer 186 and the first capacitor dielectric layer 156, and thus thus improving the overall insulation effect of the fourth capacitor dielectric layer 186 and the first capacitor dielectric layer 156. The material of the fourth capacitor dielectric layer 186 is the same as the material of the first capacitor dielectric layer 156. Thus, it is preferable to shorten the manufacturing process of the semiconductor structure, as well as reduce the cost and complexity of manufacturing the semiconductor structure. In other embodiments, the fourth capacitor dielectric layer and the first capacitor dielectric layer may be layered structures. The material of the fourth dielectric layer of the capacitor may be different from the material of the first dielectric layer of the capacitor.
[0075] В некоторых вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 2, верхняя поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытая вторым нижним электродным слоем 126, снабжена первым диэлектрическим слоем 156 конденсатора. Второй диэлектрический слой 166 конденсатора расположен на верхней поверхности первого диэлектрического слоя 156 конденсатора таким образом, чтобы покрывать верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126. Кроме того, второй диэлектрический слой 166 конденсатора также проходит в направлении, удаленном от оси второго нижнего электродного слоя 126, перпендикулярной поверхности основы 110, благодаря чему дополнительно усиливается эффект изоляции между верхним электродным слоем 146 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116.[0075] In some embodiments, with reference to FIG. 2, the upper surface of the first lower electrode layer 116 exposed by the second lower electrode layer 126 is provided with a first dielectric capacitor layer 156. The second capacitor dielectric layer 166 is disposed on the top surface of the first capacitor dielectric layer 156 so as to cover the top surface of the first bottom electrode layer 116 exposed by the second bottom electrode layer 126. In addition, the second capacitor dielectric layer 166 also extends in an off-axis direction. the second lower electrode layer 126 perpendicular to the surface of the base 110, thereby further enhancing the insulating effect between the upper electrode layer 146 and the upper surface of the first lower electrode layer 116.
[0076] В некоторых других вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 3, второй диэлектрический слой 166 конденсатора находится в контакте с верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, открытой вторым нижним электродным слоем 126, и проходит в направлении от оси второго нижнего электродного слоя 126 перпендикулярно поверхности основы 110, таким образом обеспечивая изоляцию между верхним электродным слоем 146 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116.[0076] In some other embodiments, with reference to FIG. 3, the second dielectric capacitor layer 166 is in contact with the upper surface of the first lower electrode layer 116 exposed by the second lower electrode layer 126, and extends in a direction away from the axis of the second lower electrode layer 126 perpendicular to the surface of the substrate 110, thereby providing insulation between the upper electrode layer 146 and the upper surface of the first lower electrode layer 116.
[0077] Второй диэлектрический слой 166 конденсатора и третий диэлектрический слой 176 конденсатора могут представлять собой структуру, сформированную за одно целое, которая позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между вторым диэлектрическим слоем 166 конденсатора и третьим диэлектрическим слоем 176 конденсатора, таким образом усиливая общий эффект изоляции второго диэлектрического слоя 166 конденсатора и третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора. Материал второго диэлектрического слоя 166 конденсатора является таким же, как и материал третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора. Таким образом, предпочтительно сократить этапы процесса изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления второй диэлектрический слой конденсатора и третий диэлектрический слой конденсатора могут представлять собой слоистую структуру. Материал второго диэлектрического слоя конденсатора может отличаться от материала третьего диэлектрического слоя конденсатора.[0077] The second dielectric capacitor layer 166 and the third dielectric capacitor layer 176 may be an integrally formed structure that can reduce defects in the interface state between the second dielectric capacitor layer 166 and the third dielectric capacitor layer 176, thereby enhancing the overall insulation effect a second dielectric capacitor layer 166 and a third dielectric capacitor layer 176. The material of the second capacitor dielectric layer 166 is the same as the material of the third capacitor dielectric layer 176. Thus, it is preferable to reduce steps in the semiconductor structure manufacturing process, as well as reduce the cost and complexity of manufacturing the semiconductor structure. In other embodiments, the second capacitor dielectric layer and the third capacitor dielectric layer may be a layered structure. The material of the second dielectric layer of the capacitor may be different from the material of the third dielectric layer of the capacitor.
[0078] В некоторых других примерах, со ссылкой на фиг. 4-6, верхняя поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытая вторым нижним электродным слоем 126, снабжена первым диэлектрическим слоем 156 конденсатора. Первый диэлектрический слой 156 конденсатора и второй диэлектрический слой 166 конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое, которая позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между первым диэлектрическим слоем 156 конденсатора и вторым диэлектрическим слоем 166 конденсатора, и, таким образом, усилить общий эффект изоляции первого диэлектрического слоя 156 конденсатора и второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Материал первого диэлектрического слоя 156 конденсатора является таким же, как и материал второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Таким образом, предпочтительно сократить этапы процесса изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления изобретения первый диэлектрический слой конденсатора и второй диэлектрический слой конденсатора могут представлять собой слоистую структуру, материал первого диэлектрического слоя конденсатора может отличаться от материала второго диэлектрического слоя конденсатора.[0078] In some other examples, with reference to FIGS. 4-6, the upper surface of the first lower electrode layer 116 exposed by the second lower electrode layer 126 is provided with a first dielectric capacitor layer 156. The first dielectric capacitor layer 156 and the second dielectric capacitor layer 166 are an integrally formed structure that can reduce defects in the interface state between the first dielectric capacitor layer 156 and the second dielectric capacitor layer 166, and thus enhance the overall insulation effect of the first a dielectric capacitor layer 156 and a second capacitor dielectric layer 166. The material of the first capacitor dielectric layer 156 is the same as the material of the second capacitor dielectric layer 166. Thus, it is preferable to reduce steps in the semiconductor structure manufacturing process, as well as reduce the cost and complexity of manufacturing the semiconductor structure. In other embodiments of the invention, the first dielectric layer of the capacitor and the second dielectric layer of the capacitor may be a layered structure, the material of the first dielectric layer of the capacitor may be different from the material of the second dielectric layer of the capacitor.
[0079] Следует отметить, что на фиг. 2-6 структура, отличная от первого нижнего электродного слоя 116 в пунктирной рамке a, представляет собой четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора, а структура, отличная от второго нижнего электродного слоя 126 в пунктирной рамке b, представляет собой второй диэлектрический слой 166 конденсатора.[0079] It should be noted that in FIG. 2-6, a structure other than the first lower electrode layer 116 in the dotted frame a is the fourth capacitor dielectric layer 186, and a structure different from the second lower electrode layer 126 in the dotted frame b is the second dielectric layer 166 of the capacitor.
[0080] В этом варианте осуществления относительная диэлектрическая постоянная материала диэлектрического слоя 136 конденсатора превышает относительную диэлектрическую постоянную материала второго диэлектрического слоя 105, что позволяет дополнительно улучшить эффект изоляции между первым нижним электродным слоем 116 и вторым нижним электродным слоем 126, и верхним электродным слоем 146, и, таким образом, улучшить электрические характеристики конденсатора в полупроводниковой структуре.[0080] In this embodiment, the relative dielectric constant of the material of the capacitor dielectric layer 136 is greater than the relative dielectric constant of the material of the second dielectric layer 105, which can further improve the insulation effect between the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126, and the upper electrode layer 146, and thus improve the electrical performance of the capacitor in the semiconductor structure.
[0081] Материалы первого диэлектрического слоя 156 конденсатора, второго диэлектрического слоя 166 конденсатора, третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора и четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора, соответственно, включают в себя материал с высокой диэлектрической постоянной, такой как оксид кремния, оксид тантала, оксид гафния, оксид циркония, оксид ниобия, оксид титана, оксид бария, оксид стронция, оксид иттрия, оксид лантана, оксид празеодима или титанат бария.[0081] The materials of the first dielectric capacitor layer 156, the second dielectric capacitor layer 166, the third dielectric capacitor layer 176, and the fourth dielectric capacitor layer 186, respectively, include a high dielectric constant material such as silicon oxide, tantalum oxide, hafnium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, titanium oxide, barium oxide, strontium oxide, yttrium oxide, lanthanum oxide, praseodymium oxide or barium titanate.
[0082] Следует отметить, что, на фиг. 2-6, в качестве примеров, вторые диэлектрические слои 166 смежных конденсаторов отделены друг от друга. По существу, вторые диэлектрические слои 166 смежных конденсаторов могут находиться в контакте друг с другом и могут быть соединены друг с другом. В качестве примеров, четвертые диэлектрические слои 186 смежных конденсаторов отделены друг от друга. По существу, четвертые диэлектрические слои 186 смежных конденсаторов могут находиться в контакте друг с другом и могут быть соединены друг с другом.[0082] It should be noted that, in FIG. 2-6, as examples, the second dielectric layers 166 of adjacent capacitors are separated from each other. As such, second dielectric layers 166 of adjacent capacitors may be in contact with each other and may be connected to each other. As examples, the fourth dielectric layers 186 of adjacent capacitors are separated from each other. As such, the fourth dielectric layers 186 of adjacent capacitors may be in contact with each other and may be connected to each other.
[0083] Также со ссылкой на фиг. 1, каждый верхний электродный слой 146 включает в себя первый верхний электродный слой 196 и второй верхний электродный слой 106. Первый верхний электродный слой 196, окружающий первый нижний электродный слой 116, расположен на стороне первого диэлектрического слоя 156 конденсатора. Второй верхний электродный слой 106, окружающий второй нижний электродный слой 126, расположен на поверхности третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора, а нижняя поверхность второго верхнего электродного слоя 106 находится в контакте с верхней поверхностью первого верхнего электродного слоя 196.[0083] Also with reference to FIG. 1, each upper electrode layer 146 includes a first upper electrode layer 196 and a second upper electrode layer 106. The first upper electrode layer 196 surrounding the first lower electrode layer 116 is located on the side of the first dielectric layer 156 of the capacitor. The second upper electrode layer 106 surrounding the second lower electrode layer 126 is located on the surface of the third capacitor dielectric layer 176, and the lower surface of the second upper electrode layer 106 is in contact with the upper surface of the first upper electrode layer 196.
[0084] Материалы первого верхнего электродного слоя 196 и второго верхнего электродного слоя 106 могут, соответственно, представлять собой по меньшей мере одно из никель-платины, титана, тантала, кобальта, поликристаллического кремния, меди, вольфрама, нитрида тантала, нитрида титана или рутения. В других вариантах осуществления материал первого верхнего электродного слоя может отличаться от материала второго верхнего электродного слоя.[0084] The materials of the first top electrode layer 196 and the second top electrode layer 106 may, respectively, be at least one of nickel-platinum, titanium, tantalum, cobalt, polycrystalline silicon, copper, tungsten, tantalum nitride, titanium nitride, or ruthenium . In other embodiments, the material of the first top electrode layer may be different from the material of the second top electrode layer.
[0085] В этом варианте осуществления материал всего нижнего электродного слоя может быть таким же, как и материал всего верхнего электродного слоя 146. В других вариантах осуществления материал нижнего электродного слоя может отличаться от материала верхнего электродного слоя.[0085] In this embodiment, the material of the entire lower electrode layer may be the same as the material of the entire upper electrode layer 146. In other embodiments, the material of the lower electrode layer may be different from the material of the upper electrode layer.
[0086] В некоторых вариантах осуществления полупроводниковая структура может включать в себя два блока 100 хранения, уложенных друг на друга на основе 110. Как показано в качестве примера на фиг. 1, два блока 100 хранения уложены друг на друга на основе 110. Количество блоков 100 хранения, уложенных друг на друга на основе 110, может быть соответствующим образом установлено в соответствии с фактическим электрическим требованием. Поскольку множество блоков 100 хранения может быть уложено друг на друга на одной и той же основе 110, путем увеличения размера полупроводниковой структуры в направлении толщины может быть повышена плотность массива полупроводниковой структуры, и, таким образом, улучшены характеристики хранения полупроводниковой структуры и уменьшен двухмерный размер полупроводниковой структуры, для реализации трехмерного (3D) стека. Следует понимать, что термин «степень массива» относится к степени блоков 100 хранения, расположенных в полупроводниковой структуре.[0086] In some embodiments, the semiconductor structure may include two storage units 100 stacked on each other on the base 110. As shown by way of example in FIG. 1, two storage units 100 are stacked on each other on the base 110. The number of storage units 100 stacked on each other on the base 110 can be suitably set according to the actual electrical requirement. Since multiple storage units 100 can be stacked on the same substrate 110, by increasing the size of the semiconductor structure in the thickness direction, the array density of the semiconductor structure can be increased, and thus the storage performance of the semiconductor structure can be improved and the two-dimensional size of the semiconductor structure can be reduced. structures to implement a three-dimensional (3D) stack. It should be understood that the term "array extent" refers to the extent of storage units 100 located in the semiconductor structure.
[0087] Кроме того, полупроводниковая структура также содержит изолирующий слой 107. Изолирующий слой 107 расположен на поверхности второго диэлектрического слоя 105. Конденсатор, сформированный первым нижним электродным слоем 116, вторым нижним электродным слоем 126, диэлектрическим слоем 136 конденсатора и верхним электродным слоем 146, расположен в изолирующем слое 107. Изолирующий слой 107 используют для поддержки конденсатора, для предотвращения сжатия конденсатора, а также используют для изоляции верхних электродных слоев 146 смежных конденсаторов.[0087] In addition, the semiconductor structure also includes an insulating layer 107. The insulating layer 107 is located on the surface of the second dielectric layer 105. A capacitor formed by the first lower electrode layer 116, the second lower electrode layer 126, the dielectric capacitor layer 136 and the upper electrode layer 146, located in the insulating layer 107. The insulating layer 107 is used to support the capacitor, to prevent the capacitor from shrinking, and is also used to insulate the upper electrode layers 146 of adjacent capacitors.
[0088] В этом варианте осуществления изолирующий слой 107 представляет собой многоуровневую структуру пленочного слоя и включает в себя первый изолирующий слой 117 и второй изолирующий слой 127. Первый изолирующий слой 117 расположен между смежными первыми верхними электродными слоями 196 и используется для обеспечения электрической изоляции между смежными первыми верхними электродными слоями 196. Второй изолирующий слой 127 расположен между смежными вторыми верхними электродными слоями 106 и покрывает верхнюю поверхность первого изолирующего слоя 117, который используют для обеспечения электрической изоляции между смежными вторыми верхними электродными слоями 106.[0088] In this embodiment, the insulating layer 107 is a layered film layer structure and includes a first insulating layer 117 and a second insulating layer 127. The first insulating layer 117 is located between adjacent first top electrode layers 196 and is used to provide electrical insulation between adjacent first top electrode layers 196. A second insulating layer 127 is located between the adjacent second top electrode layers 106 and covers the top surface of the first insulating layer 117, which is used to provide electrical insulation between the adjacent second top electrode layers 106.
[0089] Материал первого изолирующего слоя 117 и материал второго изолирующего слоя 127 являются одинаковыми и могут представлять собой по меньшей мере одно из нитрида кремния, оксинитрида кремния, оксинитрида углерода кремния или оксида кремния. В других вариантах осуществления материал первого изолирующего слоя может отличаться от материала второго изолирующего слоя.[0089] The material of the first insulating layer 117 and the material of the second insulating layer 127 are the same and may be at least one of silicon nitride, silicon oxynitride, silicon carbon oxynitride, or silicon oxide. In other embodiments, the material of the first insulating layer may be different from the material of the second insulating layer.
[0090] Таким образом, канальная область II полупроводникового канала 102 расположена вертикально на металлической линии 101 битов таким образом, чтобы обеспечить полупроводниковую структуру с транзистором с круговым затвором, таким образом, может быть сформировано запоминающее устройство с 3D-стеком. Это позволяет повысить плотность интеграции в полупроводниковой структуре. При этом, нижний электродный слой конденсатора в полупроводниковой структуре сформирован путем послойной укладки первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126. Это позволяет увеличить общую высоту нижнего электродного слоя конденсатора таким образом, чтобы увеличить емкость конденсатора. Кроме того, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110 таким образом, чтобы обеспечить возможность выравнивания второго нижнего электродного слоя 126 с первым нижним электродным слоем 116, чтобы избежать неточного совмещения между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, благодаря чему повышается как емкость, так и точность размеров конденсатора, таким образом, повышается качество изготовления конденсатора, в результате чего конденсатор гарантированно будет иметь приемлемые электрические характеристики.[0090] Thus, the channel area II of the semiconductor channel 102 is arranged vertically on the metal bit line 101 so as to provide a semiconductor structure with a circular gate transistor, thus a 3D stack memory device can be formed. This makes it possible to increase the integration density in the semiconductor structure. Here, the lower electrode layer of the capacitor in the semiconductor structure is formed by layering the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126. This makes it possible to increase the overall height of the lower electrode layer of the capacitor so as to increase the capacitance of the capacitor. In addition, the orthogonal projection of the bottom surface of the second lower electrode layer 126 on the base 110 is located in the orthogonal projection of the top surface of the first lower electrode layer 116 on the base 110 so as to allow the second lower electrode layer 126 to be aligned with the first lower electrode layer 116 to avoid imprecise alignment between the lower surface of the second lower electrode layer 126 and the upper surface of the first lower electrode layer 116, thereby increasing both the capacitance and the dimensional accuracy of the capacitor, thereby improving the quality of the capacitor, resulting in the capacitor being guaranteed to have acceptable electrical characteristics.
[0091] Кроме того, полупроводниковая структура, предложенная в этом варианте осуществления, может быть применена в запоминающем устройстве 4F2, в котором F представляет собой размер элемента. Это запоминающее устройство может представлять собой статическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (Static Random Access Memory, RRAM), магниторезистивное запоминающее устройство с произвольной выборкой (Magnetoresistive Random Access Memory, MRAM) или запоминающее устройство с произвольной выборкой и с изменением фазы (Phase Change Random Access Memory, PCRAM), динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (Dynamic Random Access Memory, DRAM) или статическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (Static Random Access Memory, SRAM) и это запоминающее устройство также может быть применено для выполнения вычислений в запоминающем устройстве (In Memory Computing, IMC), при которых пользователю разрешено хранить данные в запоминающем устройстве и обрабатывать информацию с более высокой скоростью. В конкретном варианте осуществления запоминающее устройство может представлять собой DRAM, при этом металлические линии 101 битов, упомянутые в предыдущих вариантах осуществления, являются линиями битов DRAM, линии 104 слов являются линиями слов DRAM, а структуры конденсатора являются конденсаторами хранения DRAM.[0091] In addition, the semiconductor structure proposed in this embodiment can be applied to a memory device 4F 2 in which F is an element size. This memory device may be a Static Random Access Memory (RRAM), a Magnetoresistive Random Access Memory (MRAM), or a Phase Change Random Access Memory. Memory, PCRAM), Dynamic Random Access Memory (DRAM), or Static Random Access Memory (SRAM), and this memory can also be used to perform in-memory computations (In Memory Computing (IMC), in which the user is allowed to store data in a storage device and process information at a higher speed. In a specific embodiment, the storage device may be DRAM, wherein the metal bit lines 101 mentioned in the previous embodiments are DRAM bit lines, the word lines 104 are DRAM word lines, and the capacitor structures are DRAM storage capacitors.
[0092] Соответственно, еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления полупроводниковой структуры, который может быть использован для формирования вышеупомянутой полупроводниковой структуры.[0092] Accordingly, in another embodiment of the present invention, there is provided a semiconductor structure manufacturing method that can be used to form the above-mentioned semiconductor structure.
[0093] На фиг. 7-22 представлены схематические структурные изображения, соответствующие операциям в способе изготовления полупроводниковой структуры согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Способ изготовления полупроводниковой конструкции, предложенный в этом варианте осуществления, подробно описан ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи. Части, которые являются такими же, как в предыдущих вариантах осуществления, или соответствуют им, не описаны подробно повторно ниже.[0093] In FIG. 7 to 22 are schematic structure views corresponding to operations in a method for manufacturing a semiconductor structure according to another embodiment of the present invention. The method for manufacturing a semiconductor structure proposed in this embodiment is described in detail below with reference to the accompanying drawings. Parts that are the same as or consistent with the previous embodiments are not described in detail again below.
[0094] Со ссылкой на фиг. 7-22, обеспечивают основу 110, и на ней формируют блок 100 хранения. В частности, формирование блока 100 хранения включает в себя следующие операции.[0094] With reference to FIG. 7-22 provide a base 110, and a storage unit 100 is formed thereon. In particular, the formation of the storage unit 100 includes the following operations.
[0095] Со ссылкой на фиг. 7, основа 110 может представлять собой слой структуры логической схемы. Обеспечивают первый диэлектрический слой 103 и расположенные на нем металлические линии 101 битов, причем первый диэлектрический слой 103 открывает поверхности металлических линий 101 битов.[0095] With reference to FIG. 7, the base 110 may be a logic circuit structure layer. A first dielectric layer 103 and metal bit lines 101 disposed thereon are provided, with the first dielectric layer 103 exposing the surfaces of the metal bit lines 101.
[0096] В частности, формируют промежуточный диэлектрический слой 120, который полностью покрывает поверхность слоя структуры логической схемы, который используют для защиты слоя структуры логической схемы с целью предотвращения электрических помех между слоем структуры логической схемы и металлическими линиями 101 битов, которые впоследствии формируют на промежуточном диэлектрическом слое 120.[0096] Specifically, an intermediate dielectric layer 120 is formed that completely covers the surface of the logic circuit structure layer, which is used to protect the logic circuit structure layer to prevent electrical interference between the logic circuit structure layer and the metal bit lines 101 that are subsequently formed on the intermediate dielectric layer 120.
[0097] На поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120 формируют множество отделенных друг от друга металлических линий 101 битов. Металлические линии 101 битов открывают частичную поверхность промежуточного диэлектрического слоя 120. Формируют изолирующий слой 130. Изолирующий слой 130 расположен на поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120, открытого со стороны металлической линии 101 битов, и покрывает боковые стенки металлических линий 101 битов.[0097] A plurality of metal bit lines 101 separated from each other are formed on the surface of the intermediate dielectric layer 120. The metal bit lines 101 expose a partial surface of the intermediate dielectric layer 120. An insulating layer 130 is formed. The insulating layer 130 is located on the surface of the intermediate dielectric layer 120 exposed on the side of the metal bit line 101 and covers the side walls of the metal bit lines 101.
[0098] Для материала металлических линий 101 битов может быть сделана ссылка на соответствующее описание в вышеприведенных вариантах осуществления. Подробное описание не приводится повторно в этом месте настоящего документа.[0098] For the material of the metal bit lines 101, reference may be made to the corresponding description in the above embodiments. The detailed description is not repeated at this point in this document.
[0099] Следует понимать, что в других вариантах осуществления на поверхности слоя структуры логической схемы также может быть обеспечен исходный диэлектрический слой. Исходный диэлектрический слой структурируют для формирования множества канавок, которые отделены друг от друга в исходном диэлектрическом слое. В качестве промежуточного диэлектрического слоя используют исходный диэлектрический слой, расположенный ниже канавок. В качестве изолирующего слоя используют исходный диэлектрический слой, расположенный между смежными канавками. Таким образом, изолирующий слой и исходный диэлектрический слой представляют собой цельную структуру. Затем формируют металлические линии битов, заполняющие канавки.[0099] It should be understood that in other embodiments, a parent dielectric layer may also be provided on the surface of the logic circuit structure layer. The original dielectric layer is structured to form a plurality of grooves that are separated from each other in the original dielectric layer. The original dielectric layer located below the grooves is used as an intermediate dielectric layer. The original dielectric layer located between adjacent grooves is used as an insulating layer. Thus, the insulating layer and the original dielectric layer constitute a single structure. Metal bit lines are then formed to fill the grooves.
[00100] Со ссылкой на фиг. 8, первый металлический слой 118 формируют на поверхности каждой металлической линии 101 битов.[00100] With reference to FIG. 8, a first metal layer 118 is formed on the surface of each metal bit line 101.
[00101] Первый металлический слой 118 используют для реагирования с областью впоследствии сформированного полупроводникового канала вблизи металлической линии 101 битов, чтобы обеспечить металлический элемент для последующего формирования первого металлического полупроводникового слоя, таким образом, снижая удельное сопротивление полупроводникового канала. Материал первого металлического слоя 118 включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины.[00101] The first metal layer 118 is used to react with a region of the subsequently formed semiconductor channel in the vicinity of the metal bit line 101 to provide a metal element for subsequent formation of the first metal semiconductor layer, thereby reducing the resistivity of the semiconductor channel. The material of the first metal layer 118 includes at least one of cobalt, nickel, or platinum.
[00102] В этом варианте осуществления первый металлический слой 118 покрывает всю поверхность металлической линии 101 битов, что может позволить предотвратить процесс корродирования первого металлического слоя 118, вызывающий повреждение коррозией металлической линии 101 битов. В других вариантах осуществления первый металлический слой может быть расположен только на частичной поверхности каждой металлической линии битов, и положение первого металлического слоя соответствует положению, в котором впоследствии будет сформирован полупроводниковый канал.[00102] In this embodiment, the first metal layer 118 covers the entire surface of the metal bit line 101, which can prevent a corrosion process of the first metal layer 118 causing corrosion damage to the metal bit line 101. In other embodiments, the first metal layer may be located on only a partial surface of each metal bit line, and the position of the first metal layer corresponds to the position at which the semiconductor channel will subsequently be formed.
[00103] В других вариантах осуществления первый металлический слой не может быть сформирован на поверхности каждой металлической линии битов, и впоследствии полупроводниковый канал непосредственно формируют на частичной поверхности металлической линии битов. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления материал металлической линии битов представляет собой по меньшей мере одно из никеля, кобальта или платины. Другими словами, металлическая линия битов может обеспечить металлический элемент для последующего формирования первого металлического полупроводникового слоя, и, таким образом, нет необходимости в формировании первого металлического слоя на поверхности металлической линии битов.[00103] In other embodiments, the first metal layer cannot be formed on the surface of each metal bit line, and subsequently a semiconductor channel is directly formed on a partial surface of the metal bit line. Additionally, in some embodiments, the metal bit line material is at least one of nickel, cobalt, or platinum. In other words, the metal bit line can provide a metal element for subsequently forming the first metal semiconductor layer, and thus there is no need to form the first metal layer on the surface of the metal bit line.
[00104] Со ссылкой на фиг. 9 и фиг. 10, формируют полупроводниковый канал 102, который расположен на частичной поверхности металлической линии 101 битов. Этот полупроводниковый канал 102 обращен к нижней поверхности металлической линии 101 битов и электрически соединен с металлической линией 101 битов. В этом варианте осуществления полупроводниковый канал 102 находится в контакте с первым металлическим слоем 118. В других вариантах осуществления полупроводниковый канал может находиться в непосредственном контакте с металлической линией битов.[00104] With reference to FIG. 9 and fig. 10, form a semiconductor channel 102 that is located on a partial surface of the metal bit line 101. This semiconductor channel 102 faces the bottom surface of the metal bit line 101 and is electrically connected to the metal bit line 101. In this embodiment, the semiconductor channel 102 is in contact with the first metal layer 118. In other embodiments, the semiconductor channel may be in direct contact with the metal bit line.
[00105] В частности, процессы формирования полупроводниковых каналов 102 включают в себя следующие операции.[00105] In particular, the processes for forming the semiconductor channels 102 include the following operations.
[00106] Со ссылкой на фиг. 9, формируют исходный канальный слой 132, который расположен на металлической линии 101 битов и основе 110.[00106] With reference to FIG. 9, form the original channel layer 132, which is located on the metal bit line 101 and the substrate 110.
[00107] В некоторых вариантах осуществления изолирующий слой 130 обеспечивают между смежными металлическими линиями 101 битов таким образом, чтобы исходный канальный слой 132 покрывал поверхность изолирующего слоя 130.[00107] In some embodiments, an insulating layer 130 is provided between adjacent metal bit lines 101 such that the original channel layer 132 covers the surface of the insulating layer 130.
[00108] В этом варианте осуществления первый металлический слой 118 формируют на поверхности металлической линии 101 битов таким образом, чтобы исходный канальный слой 132 покрывал поверхность первого металлического слоя 118. В других вариантах осуществления исходный канальный слой может непосредственно покрывать поверхность металлических линий битов.[00108] In this embodiment, the first metal layer 118 is formed on the surface of the metal bit line 101 such that the original channel layer 132 covers the surface of the first metal layer 118. In other embodiments, the original channel layer may directly cover the surface of the metal bit lines.
[00109] В частности, способ формирования исходного канального слоя 132 включает в себя химическое осаждение из паровой фазы, физическое осаждение паровой фазы, осаждение атомного слоя или химическое осаждение металлоорганического соединения из паровой фазы. Материал исходного канального слоя 132 представляет собой оксид индия-галлия-цинка, оксид индия-вольфрама или оксид индия-олова.[00109] In particular, the method of forming the initial channel layer 132 includes chemical vapor deposition, physical vapor deposition, atomic layer deposition, or organometallic chemical vapor deposition. The material of the initial channel layer 132 is indium gallium zinc oxide, indium tungsten oxide, or indium tin oxide.
[00110] Также со ссылкой на фиг. 9, структурированный маскирующий слой 109 формируют на поверхности исходного канального слоя 132.[00110] Also with reference to FIG. 9, a structured mask layer 109 is formed on the surface of the original channel layer 132.
[00111] Маскирующий слой 109 используют для определения положений и размеров сформированных впоследствии полупроводниковых каналов 102. Материал маскирующего слоя 109 может представлять собой нитрид кремния, нитрид углерода кремния или оксинитрид углерода кремния. В других вариантах осуществления материал маскирующего слоя может представлять собой фоторезист.[00111] Masking layer 109 is used to determine the positions and sizes of subsequently formed semiconductor channels 102. The material of masking layer 109 may be silicon nitride, silicon carbon nitride, or silicon carbon oxynitride. In other embodiments, the mask layer material may be a photoresist.
[00112] Со ссылкой на фиг. 10, исходный канальный слой 132 (со ссылкой на фиг. 8) структурируют с использованием маскирующего слоя 109 в качестве маски для формирования полупроводниковых каналов 102.[00112] With reference to FIG. 10, the original channel layer 132 (with reference to FIG. 8) is structured using the masking layer 109 as a mask to form the semiconductor channels 102.
[00113] В направлении от основы 110 к металлическим линиям 101 битов каждый полупроводниковый канал 102 включает в себя первую легированную область I, канальную область II и вторую легированную область III, которые расположены последовательно.[00113] In the direction from the substrate 110 to the metal bit lines 101, each semiconductor channel 102 includes a first doped region I, a channel region II, and a second doped region III, which are arranged in series.
[00114] Все из первой легированной области I, канальной области II и второй легированной области III в полупроводниковом канале 102 легируют с применением легированных ионов одного и того же типа. Такой полупроводниковый канал 102 может быть использован для формирования каналов беспереходного транзистора. Это позволяет избежать таких проблем, как дрейф порогового напряжения и увеличение тока утечки, вызванных резким изменением легирования. Это также позволяет ингибировать эффект короткого канала.[00114] All of the first doped region I, channel region II, and second doped region III in the semiconductor channel 102 are doped using the same type of doped ions. Such a semiconductor channel 102 can be used to form the channels of a junctionless transistor. This avoids problems such as threshold voltage drift and increased leakage current caused by sudden changes in doping. This also allows the short channel effect to be inhibited.
[00115] Следует понимать, что исходный канальный слой 132 может быть легирован заранее, перед структурированием. Легирование может представлять собой легирование ионами N-типа или ионами P-типа. Исходный канальный слой 132 может быть легирован после структурирования таким образом, чтобы сформировать полупроводниковые каналы 102 с соответствующим распределением ионов.[00115] It should be understood that the original channel layer 132 may be pre-doped prior to cross-linking. The doping may be N-type ion doping or P-type ion doping. The original channel layer 132 may be doped after structuring to form semiconductor channels 102 with an appropriate ion distribution.
[00116] В этом варианте осуществления для формирования полупроводниковых каналов 102 с цилиндрической структурой может быть выполнена радиусная обработка углов на полупроводниковых каналах 102 с использованием термического окисления, травления и/или отжига в атмосфере водорода. Это позволяет предотвратить явление точечного разряда или электрической утечки в полупроводниковых каналах 102 во время работы полупроводниковой структуры.[00116] In this embodiment, to form the semiconductor channels 102 with a cylindrical structure, corner radius machining can be performed on the semiconductor channels 102 using thermal oxidation, etching and/or annealing in a hydrogen atmosphere. This makes it possible to prevent the phenomenon of point discharge or electrical leakage in the semiconductor channels 102 during operation of the semiconductor structure.
[00117] Со ссылкой на фиг. 11, диэлектрический слой 114 затвора сформирован на всей боковой стенке каждого полупроводникового канала 102. Диэлектрический слой 114 затвора открывает поверхность первого металлического слоя 118, отличную от положения непосредственно ниже полупроводниковых каналов 102. Диэлектрические слои 114 затвора используют для защиты полупроводниковых каналов 102 в последующем процессе отжига, чтобы предотвратить последующее реагирование материала полупроводниковых каналов 102 с металлическим материалом.[00117] With reference to FIG. 11, a gate dielectric layer 114 is formed on the entire side wall of each semiconductor channel 102. The gate dielectric layer 114 exposes a surface of the first metal layer 118 other than the position immediately below the semiconductor channels 102. The gate dielectric layers 114 are used to protect the semiconductor channels 102 in a subsequent annealing process. to prevent the material of the semiconductor channels 102 from subsequently reacting with the metal material.
[00118] В этом варианте осуществления диэлектрический слой 114 затвора также расположен на концевой поверхности второй легированной области III на удалении от основы 110. При осуществлении операции последующего формирования четвертого диэлектрического слоя одновременно удаляют диэлектрический слой 114 затвора, расположенный на концевой поверхности второй легированной области III на удалении от основы 110, для облегчения последующего формирования металлического слоя на концевой поверхности второй легированной области III, расположенной на удалении от основы 110. В других вариантах осуществления диэлектрический слой затвора, покрывающий концевую поверхность второй легированной области, может быть удален путем травления.[00118] In this embodiment, the gate dielectric layer 114 is also located on the end surface of the second doped region III at a distance from the substrate 110. In the step of subsequent formation of the fourth dielectric layer, the gate dielectric layer 114 located on the end surface of the second doped region III is simultaneously removed away from the substrate 110 to facilitate subsequent formation of a metal layer on the end surface of the second doped region III located away from the substrate 110. In other embodiments, the dielectric gate layer covering the end surface of the second doped region may be removed by etching.
[00119] В других вариантах осуществления диэлектрический слой затвора может быть сформирован только на части поверхности боковой стенки, соответствующей канальной области полупроводникового канала. Или диэлектрический слой затвора может быть сформирован на части поверхности боковой стенки, соответствующей канальной области и первой легированной области полупроводникового канала. Или диэлектрический слой затвора может быть сформирован на части поверхности боковой стенки, соответствующей канальной области и второй легированной области полупроводникового канала.[00119] In other embodiments, the gate dielectric layer may be formed on only a portion of the side wall surface corresponding to the channel region of the semiconductor channel. Or, the gate dielectric layer may be formed on a portion of the side wall surface corresponding to the channel region and the first doped region of the semiconductor channel. Or, the gate dielectric layer may be formed on a portion of the side wall surface corresponding to the channel region and the second doped region of the semiconductor channel.
[00120] Также со ссылкой на фиг. 11, формируют третий диэлектрический слой 115. Третий диэлектрический слой 115 расположен на поверхности первого металлического слоя 118 на удалении от основы 110 и расположен в интервалах между смежными первыми металлическими слоями 118.[00120] Also with reference to FIG. 11, form a third dielectric layer 115. The third dielectric layer 115 is located on the surface of the first metal layer 118 at a distance from the substrate 110 and is located at intervals between adjacent first metal layers 118.
[00121] В частности, третий диэлектрический слой 115 расположен на поверхности изолирующего слоя 130 и части поверхности боковой стенки диэлектрического слоя 114 затвора, соответствующей каждой первой легированной области I (со ссылкой на фиг. 9), для изолирования первых металлических слоев 118 от сформированных впоследствии линий слов. Третий диэлектрический слой 115 представляет собой цельную структуру пленочного слоя и используется для предотвращения электрических помех между первыми металлическими слоями 118 и металлическими линиями 101 битов, и впоследствии сформированными линиями слов.[00121] Specifically, a third dielectric layer 115 is disposed on the surface of the insulating layer 130 and a portion of the side wall surface of the gate dielectric layer 114 corresponding to each first doped region I (with reference to FIG. 9) to isolate the first metal layers 118 from subsequently formed lines of words. The third dielectric layer 115 is a solid film layer structure and is used to prevent electrical interference between the first metal layers 118 and the metal bit lines 101 and subsequently generated word lines.
[00122] Формирование третьего диэлектрического слоя 115 включает в себя формирование исходного первого диэлектрического слоя на поверхности металлической линии 101 битов на удалении от основы 110; а также планаризацию и обратное травление исходного первого диэлектрического слоя до заданной толщины с формированием третьего диэлектрического слоя 115.[00122] Forming the third dielectric layer 115 includes forming the original first dielectric layer on the surface of the metal bit line 101 away from the substrate 110; and planarization and back-etching of the original first dielectric layer to a specified thickness to form the third dielectric layer 115.
[00123] Со ссылкой на фиг. 12, исходный проводящий слой 134 затвора, окружающий канальные области II, формируют на поверхностях боковых стенок диэлектрических слоев 114 затвора, соответствующих канальным областям II (со ссылкой на фиг. 10). Исходный проводящий слой 134 затвора представляет собой полную структуру пленочного слоя.[00123] With reference to FIG. 12, the initial conductive gate layer 134 surrounding the channel regions II is formed on the side wall surfaces of the gate dielectric layers 114 corresponding to the channel regions II (with reference to FIG. 10). The original gate conductive layer 134 is a complete film layer structure.
[00124] В частности, способ формирования исходного проводящего слоя 134 затвора включает в себя химическое осаждение из паровой фазы, физическое осаждение паровой фазы, осаждение атомного слоя или химическое осаждение металлоорганического соединения из паровой фазы. Кроме того, исходный проводящий слой 134 затвора подвергают планаризации и травлению, чтобы обеспечить возможность расположения исходного проводящего слоя 134 затвора на части поверхности боковой стенки каждого диэлектрического слоя 114 затвора, соответствующего канальной области II.[00124] Specifically, the method of forming the initial conductive gate layer 134 includes chemical vapor deposition, physical vapor deposition, atomic layer deposition, or organometallic chemical vapor deposition. In addition, the original gate conductive layer 134 is planarized and etched to enable the original gate conductive layer 134 to be positioned on a portion of the side wall surface of each gate dielectric layer 114 corresponding to the channel region II.
[00125] Со ссылкой на фиг. 13, исходный проводящий слой 134 затвора (со ссылкой на фиг. 12) структурируют для формирования проводящих слоев 124 затвора, которые расположены на расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить возможность соединения проводящих слоев 124 затвора разных полупроводниковых каналов 102, расположенных на одной и той же металлической линии 101 битов, с различными электрическими потенциалами, таким образом, реализуя диверсифицированное управление полупроводниковыми каналами. Способ структурирования включает в себя фотолитографию.[00125] With reference to FIG. 13, the original gate conductive layer 134 (with reference to FIG. 12) is structured to form gate conductive layers 124 that are spaced apart to allow connection of gate conductive layers 124 of different semiconductor channels 102 located on the same metal line 101 bits, with different electrical potentials, thus realizing diversified control of semiconductor channels. The structuring method includes photolithography.
[00126] Каждый диэлектрический слой 114 затвора может быть расположен вокруг по меньшей мере одной канальной области II полупроводникового канала 102. На фиг. 13, в качестве примера, каждый диэлектрический слой 114 затвора окружает два полупроводниковых канала 102. Количество полупроводниковых каналов 102, окруженных каждым диэлектрическим слоем 114 затвора, может быть соответствующим образом установлено согласно фактическому электрическому требованию.[00126] Each gate dielectric layer 114 may be located around at least one channel region II of the semiconductor channel 102. In FIG. 13, as an example, each gate dielectric layer 114 surrounds two semiconductor channels 102. The number of semiconductor channels 102 surrounded by each gate dielectric layer 114 can be suitably set according to the actual electrical requirement.
[00127] Диэлектрический слой 114 затвора и проводящий слой 124 затвора совместно формируют линию 104 слов. Таким образом, линия 104 слов также расположена вокруг двух полупроводниковых каналов 102.[00127] The dielectric gate layer 114 and the conductive gate layer 124 together form a word line 104. Thus, the word line 104 is also located around the two semiconductor channels 102.
[00128] Со ссылкой на фиг. 14, формируют четвертый диэлектрический слой 125. Четвертый диэлектрический слой 125 расположен в интервалах между смежными проводящими слоями 124 затвора и используется для предотвращения возникновения электрических помех между смежными проводящими слоями 124 затвора. Четвертый диэлектрический слой 125 также расположен на поверхностях проводящих слоев 124 затвора на удалении от основы 110, которые используют для поддержки других проводящих структур, впоследствии сформированных на поверхности четвертого диэлектрического слоя 125 на удалении от основы 110, и обеспечивает изоляцию между проводящими слоями 124 затвора и другими проводящими структурами.[00128] With reference to FIG. 14, form a fourth dielectric layer 125. The fourth dielectric layer 125 is located at intervals between adjacent conductive gate layers 124 and is used to prevent electrical noise from occurring between adjacent conductive gate layers 124. A fourth dielectric layer 125 is also located on the surfaces of the gate conductive layers 124 remote from the substrate 110, which are used to support other conductive structures subsequently formed on the surface of the fourth dielectric layer 125 remote from the substrate 110, and provides insulation between the gate conductive layers 124 and the others. conducting structures.
[00129] Кроме того, после формирования четвертого диэлектрического слоя 125 четвертый диэлектрический слой 125 подвергают планаризации. Диэлектрический слой 114 затвора, расположенный на концевых поверхностях маскирующих слоев 109 на удалении от основы 110, удаляют, чтобы четвертый диэлектрический слой 125 открывал маскирующий слой 109, расположенный на концевых поверхностях вторых легированных областей III на удалении от основы 110.[00129] In addition, after the fourth dielectric layer 125 is formed, the fourth dielectric layer 125 is planarized. The gate dielectric layer 114 located on the end surfaces of the masking layers 109 away from the substrate 110 is removed so that the fourth dielectric layer 125 exposes the mask layer 109 located on the end surfaces of the second doped regions III away from the substrate 110.
[00130] В этом варианте осуществления третий диэлектрический слой 115 и четвертый диэлектрический слой 125 совместно формируют второй диэлектрический слой 105. Второй диэлектрический слой 105 расположен между металлическими линиями 101 битов и линиями 104 слов, а также расположен на сторонах линий 104 слов на удалении от основы 110. Материал третьего диэлектрического слоя 115 является таким же, как и материал четвертого диэлектрического слоя 125. Таким образом, это является предпочтительным для уменьшения количества типов материалов, необходимых в процессе производства полупроводниковой структуры, а также для снижения затрат и сложности производства полупроводниковой структуры. Кроме того, второй диэлектрический слой 105 также открывает верхнюю поверхность маскирующего слоя 109.[00130] In this embodiment, the third dielectric layer 115 and the fourth dielectric layer 125 together form the second dielectric layer 105. The second dielectric layer 105 is located between the metal bit lines 101 and the word lines 104, and is also located on the sides of the word lines 104 away from the base 110. The material of the third dielectric layer 115 is the same as the material of the fourth dielectric layer 125. Thus, it is preferable to reduce the number of types of materials required in the semiconductor structure manufacturing process, as well as to reduce the cost and complexity of semiconductor structure manufacturing. In addition, the second dielectric layer 105 also exposes the top surface of the mask layer 109.
[00131] Со ссылкой на фиг. 14-15, маскирующий слой 109 удаляют, чтобы открыть верхние поверхности вторых легированных областей III (со ссылкой на фиг. 10). На открытой верхней поверхности каждой второй легированной области III формируют второй металлический слой.[00131] With reference to FIG. 14-15, the mask layer 109 is removed to reveal the top surfaces of the second doped regions III (with reference to FIG. 10). A second metal layer is formed on the open upper surface of every second alloyed region III.
[00132] Второй металлический слой используют для реагирования со второй легированной областью III, чтобы обеспечить металлический элемент для последующего формирования вторых металлических полупроводниковых слоев 122, таким образом, снижая удельное сопротивление полупроводникового канала 102. При этом материал второго металлического слоя включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины.[00132] The second metal layer is used to react with the second doped region III to provide a metal element for subsequent formation of the second metal semiconductor layers 122, thereby reducing the resistivity of the semiconductor channel 102. The material of the second metal layer includes at least one of cobalt, nickel or platinum.
[00133] Способ изготовления также может включать в себя следующие операции. Осуществляют первый отжиг. Первые металлические слои 118 реагируют с первыми легированными областями I для преобразования частичной толщины каждой первой легированной области I, обращенной к металлическим линиям 101 битов, в первый металлический полупроводниковый слой 112. Удельное сопротивление материала каждого первого металлического полупроводникового слоя 112 меньше, чем удельное сопротивление материала первой легированной области I, отличной от первого металлического полупроводникового слоя 112.[00133] The manufacturing method may also include the following steps. Carry out the first annealing. The first metal layers 118 react with the first doped regions I to convert a partial thickness of each first doped region I facing the metal bit lines 101 into a first metal semiconductor layer 112. The resistivity of the material of each first metal semiconductor layer 112 is less than the resistivity of the material of the first doped region I different from the first metal semiconductor layer 112.
[00134] Части каждого первого металлического слоя 118, которые реагируют с первыми легированными областями I, становятся частями каждой первой легированной области I, а часть каждого первого металлического слоя 118, которая не реагирует с первыми легированными областями I, используют в качестве металлического слоя 108. Следует понимать, что частичная толщина каждого первого металлического слоя 118 также может оставаться между металлической линией 101 битов и первыми металлическими полупроводниковыми слоями 112. Оставшийся первый металлический слой 118 используют в качестве металлического слоя 108. Другими словами, каждый металлический слой 108 может быть расположен на частичной поверхности каждой из металлических линий 101 битов, отличной от первых металлических полупроводниковых слоев 112, а также может быть расположен между первыми металлическими полупроводниковыми слоями 112 и металлической линией 101 битов.[00134] The portions of each first metal layer 118 that react with the first I doped regions become portions of each first I doped region, and the portion of each first metal layer 118 that does not react with the first I doped regions is used as the metal layer 108. It should be understood that a partial thickness of each first metal layer 118 may also remain between the metal bit line 101 and the first metal semiconductor layers 112. The remaining first metal layer 118 is used as the metal layer 108. In other words, each metal layer 108 may be located on a partial surface of each of the metal bit lines 101 different from the first metal semiconductor layers 112, and may also be located between the first metal semiconductor layers 112 and the metal bit line 101.
[00135] В этом варианте осуществления при выполнении первого отжига выполняют второй отжиг, и каждый второй металлический слой реагирует с каждой второй легированной областью III с преобразованием частичной толщины каждой открытой второй легированной области III во второй металлический полупроводниковый слой 122, и удельное сопротивление материала второго металлического полупроводникового слоя 122 меньше удельного сопротивления части каждой второй легированной области III, отличной от второго металлического полупроводникового слоя 122.[00135] In this embodiment, when performing the first annealing, a second annealing is performed, and each second metal layer reacts with each second doped region III to convert a partial thickness of each exposed second doped region III into a second metal semiconductor layer 122, and the resistivity of the second metal material semiconductor layer 122 is less than the resistivity of a portion of every second doped region III other than the second metallic semiconductor layer 122.
[00136] В частности, выполняют быстрый термический отжиг. Применяют следующие параметры процесса быстрого термического отжига: полупроводниковую структуру отжигают в атмосфере N2, температура отжига составляет от 600°C до 850°C, а продолжительность отжига составляет от 10 секунд до 60 секунд. Поскольку температура отжига является умеренной, первые металлические слои 118 могут легче полностью прореагировать с первыми легированными областями I, а вторые металлические слои могут полностью прореагировать со вторыми легированными областями III, таким образом, формируются первые металлические полупроводниковые слои 112 и вторые металлические полупроводниковые слои 122 с относительно небольшим удельным сопротивлением. Кроме того, поскольку температура отжига является умеренной, может быть предотвращена диффузия металлических элементов в первом металлическом слое 118 и втором металлическом слое в канальные области II. Кроме того, отжиг осуществляют в атмосфере N2, что позволяет предотвратить окисление первых металлических слоев 118, вторых металлических слоев и полупроводниковых каналов 102.[00136] In particular, rapid thermal annealing is performed. The following rapid thermal annealing process parameters are used: the semiconductor structure is annealed in an N 2 atmosphere, the annealing temperature is from 600°C to 850°C, and the annealing time is from 10 seconds to 60 seconds. Since the annealing temperature is moderate, the first metal layers 118 can more easily react completely with the first doped regions I, and the second metal layers can completely react with the second doped regions III, thereby forming the first metal semiconductor layers 112 and the second metal semiconductor layers 122 with relatively low resistivity. In addition, since the annealing temperature is moderate, diffusion of metal elements in the first metal layer 118 and the second metal layer into the channel regions II can be prevented. In addition, annealing is carried out in an N 2 atmosphere, which prevents oxidation of the first metal layers 118, second metal layers and semiconductor channels 102.
[00137] В этом варианте осуществления первый отжиг и второй отжиг выполняют одновременно, что позволяет упростить процессы изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления после формирования полупроводниковых каналов на первом металлическом слое может быть выполнен первый отжиг. После формирования вторых металлических слоев на вторых легированных областях выполняют второй отжиг.[00137] In this embodiment, the first annealing and the second annealing are performed simultaneously, thereby simplifying the manufacturing processes of the semiconductor structure. In other embodiments, after forming the semiconductor channels, a first annealing may be performed on the first metal layer. After the second metal layers are formed on the second alloyed areas, a second annealing is performed.
[00138] Кроме того, в других вариантах осуществления перед формированием полупроводниковых каналов на поверхности каждого первого металлического слоя может быть сформирован первый полупроводниковый слой. Материал первого полупроводникового слоя представляет собой кремний или германий. Первый полупроводниковый слой реагирует с первым металлическим слоем во время первого отжига с формированием первого металлического полупроводникового слоя. Перед формированием второго металлического слоя на верхней поверхности каждой второй легированной области формируют второй полупроводниковый слой. Материал второго полупроводникового слоя представляет собой кремний или германий. Второй полупроводниковый слой реагирует со вторыми металлическими слоями во время второго отжига с формированием вторых металлических полупроводниковых слоев.[00138] Additionally, in other embodiments, a first semiconductor layer may be formed on the surface of each first metal layer before forming the semiconductor channels. The material of the first semiconductor layer is silicon or germanium. The first semiconductor layer reacts with the first metal layer during the first annealing to form the first metal semiconductor layer. Before forming the second metal layer, a second semiconductor layer is formed on the top surface of each second doped region. The material of the second semiconductor layer is silicon or germanium. The second semiconductor layer reacts with the second metal layers during a second annealing to form second metal semiconductor layers.
[00139] Со ссылкой на фиг. 16-22, формируют первый нижний электродный слой 116, который контактирует с верхней поверхностью полупроводникового канала 102. Формируют второй нижний электродный слой 126, который расположен на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116. Формируют верхний электродный слой 146, который расположен на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 и окружает первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126. Формируют диэлектрический слой 136 конденсатора, который расположен между верхним электродным слоем 146 и первым нижним электродным слоем 116, а также расположен между верхним электродным слоем 146 и вторым нижним электродным слоем 126.[00139] With reference to FIG. 16-22, form a first lower electrode layer 116, which is in contact with the upper surface of the semiconductor channel 102. Form a second lower electrode layer 126, which is located on the upper surface of the first lower electrode layer 116. Form an upper electrode layer 146, which is located on the upper surface of the second lower electrode layer 126 and surrounds the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126. A dielectric capacitor layer 136 is formed, which is located between the upper electrode layer 146 and the first lower electrode layer 116, and is also located between the upper electrode layer 146 and the second lower electrode layer 126. layer 126.
[00140] В частности, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110. Диэлектрический слой 136 конденсатора покрывает верхнюю поверхность и стороны второго нижнего электродного слоя 126, а также покрывает стороны первого нижнего электродного слоя 116 и часть верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126.[00140] Specifically, the orthogonal projection of the bottom surface of the second bottom electrode layer 126 onto the base 110 is located in the orthogonal projection of the top surface of the first bottom electrode layer 116 onto the base 110. The dielectric capacitor layer 136 covers the top surface and sides of the second bottom electrode layer 126, as well as covers the sides of the first lower electrode layer 116 and the portion of the upper surface of the first lower electrode layer 116 exposed by the second lower electrode layer 126.
[00141] В частности, формирование первого нижнего электродного слоя 116, второго нижнего электродного слоя 126, диэлектрического слоя 136 конденсатора и верхнего электродного слоя 146 включает следующие операции.[00141] Specifically, forming the first lower electrode layer 116, the second lower electrode layer 126, the dielectric capacitor layer 136, and the upper electrode layer 146 includes the following operations.
[00142] Со ссылкой на фиг. 16, формируют первый нижний электродный слой 116. Верхняя поверхность первого нижнего электродного слоя 116 содержит центральную область c и периферийную область d, окружающую центральную область c.[00142] With reference to FIG. 16, form the first lower electrode layer 116. The upper surface of the first lower electrode layer 116 includes a central region c and a peripheral region d surrounding the central region c.
[00143] В частности, на стороне второй легированной области III, расположенной на удалении от канальной области II, формируют жертвенный слой 137. В жертвенном слое 137 обеспечивают первое сквозное отверстие e, проникающее в жертвенный слой 137 и открывающее вторую легированную область III. Формируют первый нижний электродный слой 116, заполняющий первые сквозные отверстия.[00143] Specifically, on the side of the second doped region III located away from the channel region II, a sacrificial layer 137 is formed. A first through hole e is provided in the sacrificial layer 137 to penetrate the sacrificial layer 137 and expose the second doped region III. A first lower electrode layer 116 is formed to fill the first through holes.
[00144] Первое сквозное отверстие e включает в себя первую канавку и вторую канавку, которые сообщаются друг с другом. Первая канавка открывает поверхность второй легированной области III.[00144] The first through hole e includes a first groove and a second groove that communicate with each other. The first groove exposes the surface of the second doped region III.
[00145] В частности, формирование первой канавки и второй канавки может включать следующие операции. На поверхности второго диэлектрического слоя 105 формируют исходный жертвенный слой. На поверхности исходного жертвенного слоя формируют структурированный маскирующий слой. Частичную толщину исходного жертвенного слоя вытравливают с использованием структурированного маскирующего слоя в качестве маски для формирования второй канавки. В области, соответствующей второй канавке, часть исходного жертвенного слоя, открытую из второй канавки, вытравливают до тех пор, пока не будет открыта поверхность второй легированной области III, чтобы сформировать первую канавку с площадью поперечного сечения, постепенно увеличивающейся в направлении, параллельном поверхности основы 110.[00145] In particular, forming the first groove and the second groove may include the following operations. An initial sacrificial layer is formed on the surface of the second dielectric layer 105. A structured masking layer is formed on the surface of the original sacrificial layer. A partial thickness of the original sacrificial layer is etched away using a structured masking layer as a mask to form a second groove. In the region corresponding to the second groove, a portion of the original sacrificial layer exposed from the second groove is etched until the surface of the second alloyed region III is exposed to form a first groove with a cross-sectional area gradually increasing in a direction parallel to the surface of the base 110 .
[00146] В других вариантах осуществления поперечное сечение в первом сквозном отверстии e может иметь прямоугольную форму или форму перевернутой трапеции.[00146] In other embodiments, the cross-section at the first through hole e may be rectangular or inverted trapezoidal.
[00147] В этом варианте осуществления каждая линия 104 слов проходит во втором направлении. Каждая линия 104 слов окружает два полупроводниковых канала 102. Первая канавка и вторая канавка также проходят во втором направлении. В частности, первое сквозное отверстие e, сформированное первой канавкой и второй канавкой, соответствует одной линии 104 слов. Другими словами, каждое первое сквозное отверстие e открывает сторону, расположенную на удалении от канальной области II каждой второй легированной области III, окруженной линией 104 слов, соответствующей первому сквозному отверстию e. На фиг. 16, например, каждое первое сквозное отверстие e открывает верхние поверхности вторых легированных областей III двух полупроводниковых каналов 102.[00147] In this embodiment, each word line 104 extends in the second direction. Each word line 104 surrounds two semiconductor channels 102. The first groove and the second groove also extend in the second direction. Specifically, the first through hole e formed by the first groove and the second groove corresponds to one word line 104. In other words, each first through hole e exposes a side located away from the channel region II of every second doped region III surrounded by a word line 104 corresponding to the first through hole e. In fig. 16, for example, each first through-hole e exposes the top surfaces of second doped regions III of two semiconductor channels 102.
[00148] В других вариантах осуществления каждое первое сквозное отверстие может открывать сторону только одной второй легированной области, расположенной на удалении от канальной области.[00148] In other embodiments, each first through hole may expose the side of only one second doped region located away from the channel region.
[00149] Со ссылкой фиг. 17, формируют первую диэлектрическую пленку 119 конденсатора, которая покрывает верхнюю поверхность и стороны первого нижнего электродного слоя 116.[00149] With reference to FIG. 17, form a first capacitor dielectric film 119 that covers the top surface and sides of the first bottom electrode layer 116.
[00150] В некоторых вариантах осуществления формирование первой диэлектрической пленки 119 конденсатора включает следующие операции. Удаляют жертвенный слой 137, а затем формируют первую исходную диэлектрическую пленку конденсатора с полностью непрерывной поверхностью. Первая исходная диэлектрическая пленка конденсатора также покрывает верхнюю поверхность и стороны первого нижнего электродного слоя 116. Другими словами, первая исходная диэлектрическая пленка конденсатора также покрывает четвертый диэлектрический слой 125, открытый со стороны первого нижнего электродного слоя 116, верхние поверхности диэлектрического слоя 114 затвора и вторую легированную область III (со ссылкой на фиг. 10).[00150] In some embodiments, forming the first capacitor dielectric film 119 includes the following steps. The sacrificial layer 137 is removed, and then the first initial capacitor dielectric film is formed with a completely continuous surface. The first capacitor source dielectric film also covers the top surface and sides of the first bottom electrode layer 116. In other words, the first capacitor source dielectric film also covers the fourth dielectric layer 125 exposed to the side of the first bottom electrode layer 116, the top surfaces of the gate dielectric layer 114, and the second doped region III (with reference to Fig. 10).
[00151] Первую исходную диэлектрическую пленку конденсатора структурируют для формирования первой диэлектрической пленки 119 конденсатора и четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора. Четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора соединен с нижней поверхностью первой диэлектрической пленки 119 конденсатора и проходит в направлении от оси первого нижнего электродного слоя 116 перпендикулярно поверхности основы 110.[00151] The first initial capacitor dielectric film is structured to form a first capacitor dielectric film 119 and a fourth capacitor dielectric layer 186. The fourth capacitor dielectric layer 186 is connected to the bottom surface of the first capacitor dielectric film 119 and extends in a direction away from the axis of the first bottom electrode layer 116 perpendicular to the surface of the base 110.
[00152] Затем формируют второй нижний электродный слой 126. Таким образом, в направлении, перпендикулярном поверхности основы 110, соотношение сторон первого нижнего электродного слоя 116 может быть относительно небольшим для повышения стабильности структуры первого нижнего электродного слоя 116. В ходе последующего формирования других пленочных слоев и травления других пленочных слоев первый нижний электродный слой 116 может быть наклонен или сжат с меньшей вероятностью, таким образом, улучшается общая стабильность полупроводниковой структуры.[00152] The second lower electrode layer 126 is then formed. Thus, in a direction perpendicular to the surface of the substrate 110, the aspect ratio of the first lower electrode layer 116 can be relatively small to improve the structure stability of the first lower electrode layer 116. During subsequent formation of other film layers and etching other film layers, the first lower electrode layer 116 can be tilted or compressed less likely, thereby improving the overall stability of the semiconductor structure.
[00153] В некоторых других вариантах осуществления изобретения, со ссылкой на фиг. 18, перед формированием первого нижнего электродного слоя 116 способ также включает в себя следующие операции. На втором диэлектрическом слое 105 формируют четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора. В четвертом диэлектрическом слое 186 конденсатора формируют проем, проникающий в четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора. Этот проем открывает по меньшей мере часть верхней поверхности второй легированной области III (со ссылкой на фиг. 10). В ходе формирования первого нижнего электродного слоя 116 первый нижний электродный слой 116 заполняет этот проем. Формируют первую диэлектрическую пленку 119 конденсатора, покрывающую верхнюю поверхность и стороны первого нижнего электродного слоя 116.[00153] In some other embodiments of the invention, with reference to FIGS. 18, before forming the first lower electrode layer 116, the method also includes the following steps. On the second dielectric layer 105, a fourth capacitor dielectric layer 186 is formed. In the fourth dielectric layer 186 of the capacitor, an opening is formed that penetrates into the fourth dielectric layer 186 of the capacitor. This opening exposes at least a portion of the upper surface of the second alloyed region III (with reference to FIG. 10). During the formation of the first lower electrode layer 116, the first lower electrode layer 116 fills this opening. A first capacitor dielectric film 119 is formed covering the top surface and sides of the first bottom electrode layer 116.
[00154] В других вариантах осуществления может быть сформировано третье сквозное отверстие, которое проникает в жертвенный слой и по меньшей мере открывает всю верхнюю поверхность второй легированной области. На боковой стенке и нижней части третьего сквозного отверстия формируют исходный первый диэлектрический слой конденсатора. Удаляют часть исходного первого диэлектрического слоя конденсатора, расположенную в нижней части третьего сквозного отверстия, и оставшуюся часть первого диэлектрического слоя конденсатора используют в качестве первого диэлектрического слоя конденсатора, определяющего четвертое сквозное отверстие. Формируют первый нижний электродный слой, заполняющий четвертое сквозное отверстие. Другими словами, на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя отсутствует второй диэлектрический слой конденсатора. Оставшуюся часть жертвенного слоя используют в качестве первого изолирующего слоя.[00154] In other embodiments, a third through-hole may be formed that penetrates the sacrificial layer and at least exposes the entire top surface of the second doped region. The original first dielectric layer of the capacitor is formed on the side wall and the bottom of the third through hole. A portion of the original first capacitor dielectric layer located at the bottom of the third through hole is removed, and the remaining portion of the first capacitor dielectric layer is used as the first capacitor dielectric layer defining the fourth through hole. The first lower electrode layer is formed, filling the fourth through hole. In other words, there is no second dielectric capacitor layer on the upper surface of the first lower electrode layer. The remaining part of the sacrificial layer is used as the first insulating layer.
[00155] Со ссылкой на фиг. 17 и фиг. 18, формируют первый изолирующий слой 117, покрывающий первую диэлектрическую пленку 119 конденсатора. Первый изолирующий слой 117 открывает верхнюю поверхность первой диэлектрической пленки 119 конденсатора.[00155] With reference to FIG. 17 and fig. 18, form a first insulating layer 117 covering the first dielectric film 119 of the capacitor. The first insulating layer 117 exposes the top surface of the first dielectric film 119 of the capacitor.
[00156] В этом варианте осуществления четвертые диэлектрические слои 186 конденсатора смежных конденсаторов отделены друг от друга. Другими словами, первый изолирующий слой 117 обеспечивают между смежными четвертыми диэлектрическими слоями 186 конденсатора. В других вариантах осуществления после формирования первой исходной диэлектрической пленки конденсатора с полностью непрерывной поверхностью первую исходную диэлектрическую пленку конденсатора могут не структурировать. Другими словами, первая исходная диэлектрическая пленка конденсатора включает в себя первый диэлектрический слой конденсатора и четвертый диэлектрический слой конденсатора, а четвертые диэлектрические слои конденсатора смежных конденсаторов находятся в контакте и соединены друг с другом.[00156] In this embodiment, the fourth dielectric capacitor layers 186 of adjacent capacitors are separated from each other. In other words, the first insulating layer 117 is provided between adjacent fourth dielectric layers 186 of the capacitor. In other embodiments, after forming the first initial capacitor dielectric film with a completely continuous surface, the first initial capacitor dielectric film may not be structured. In other words, the first capacitor source dielectric film includes a first capacitor dielectric layer and a fourth capacitor dielectric layer, and the fourth capacitor dielectric layers of adjacent capacitors are in contact and connected to each other.
[00157] Со ссылкой на фиг. 19, формируют первый верхний электродный слой 196. Первый верхний электродный слой 196 окружает первый нижний электродный слой 116. Первая диэлектрическая пленка 119 конденсатора расположена между первым верхним электродным слоем 196 и первым нижним электродным слоем 116.[00157] With reference to FIG. 19, form the first upper electrode layer 196. The first upper electrode layer 196 surrounds the first lower electrode layer 116. The first capacitor dielectric film 119 is disposed between the first upper electrode layer 196 and the first lower electrode layer 116.
[00158] В частности, первый изолирующий слой 117 структурируют для формирования второго сквозного отверстия f, окружающего первый нижний электродный слой 116. Второе сквозное отверстие f открывает стороны первой диэлектрической пленки 119 конденсатора. Формируют первый верхний электродный слой 196, заполняющий второе сквозное отверстие f.[00158] Specifically, the first insulating layer 117 is structured to form a second through-hole f surrounding the first lower electrode layer 116. The second through-hole f exposes the sides of the first dielectric film 119 of the capacitor. A first upper electrode layer 196 is formed to fill the second through hole f.
[00159] Со ссылкой на комбинацию фиг. 19 и 20, первую диэлектрическую пленку 119 конденсатора, расположенную в центральной области c (со ссылкой на фиг. 16), удаляют для открытия верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 в центральной области c.[00159] With reference to the combination of FIG. 19 and 20, the first capacitor dielectric film 119 located in the central region c (with reference to FIG. 16) is removed to expose the upper surface of the first lower electrode layer 116 in the central region c.
[00160] Со ссылкой на фиг. 20-22, формируют второй нижний электродный слой 126, который находится в контакте с верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116 в центральной области c (со ссылкой на фиг. 16). Формируют третий диэлектрический слой 176 конденсатора, который покрывает верхнюю поверхность и стороны второго нижнего электродного слоя 126.[00160] With reference to FIG. 20-22, form a second lower electrode layer 126, which is in contact with the upper surface of the first lower electrode layer 116 in the central region c (with reference to FIG. 16). A third capacitor dielectric layer 176 is formed that covers the top surface and sides of the second bottom electrode layer 126.
[00161] В некоторых вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 21, часть первой диэлектрической пленки 119 конденсатора, расположенную на боковых поверхностях первого нижнего электродного слоя 116, используют в качестве первого диэлектрического слоя 156 конденсатора. Оставшуюся часть первой диэлектрической пленки 119 конденсатора, расположенную на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116, используют в качестве второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Другими словами, первый диэлектрический слой 156 конденсатора и второй диэлектрический слой 166 конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое.[00161] In some embodiments, with reference to FIG. 21, a portion of the first capacitor dielectric film 119 located on the side surfaces of the first lower electrode layer 116 is used as the first capacitor dielectric layer 156. The remaining part of the first capacitor dielectric film 119 located on the upper surface of the first lower electrode layer 116 is used as the second capacitor dielectric layer 166. In other words, the first capacitor dielectric layer 156 and the second capacitor dielectric layer 166 are a structure formed integrally.
[00162] В частности, со ссылкой на фиг. 20, опорный слой 147 формируют на поверхности, совместно сформированной верхней поверхностью первого изолирующего слоя 117, верхней поверхностью первого верхнего электродного слоя 196, верхней поверхностью второго диэлектрического слоя 166 конденсатора и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116. Формируют пятое сквозное отверстие g, которое проникает через опорный слой 147 и открывает центральную область c (со ссылкой на фиг. 16) первого нижнего электродного слоя 116. Ортогональная проекция пятого сквозного отверстия g на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110. Ортогональная проекция нижней поверхности впоследствии сформированного второго нижнего электродного слоя 126 в пятом сквозном отверстии g на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110. Это позволяет повысить точность выравнивания между вторым нижним электродным слоем 126 и первым нижним электродным слоем 116, чтобы избежать неточного совмещения между вторым нижним электродным слоем 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, таким образом, повышая точность размеров сформированного в конечном итоге конденсатора, чтобы повысить качество изготовления конденсатора и обеспечить приемлемые электрические характеристики конденсатора.[00162] In particular, with reference to FIG. 20, the support layer 147 is formed on a surface jointly formed by the upper surface of the first insulating layer 117, the upper surface of the first upper electrode layer 196, the upper surface of the second dielectric capacitor layer 166, and the upper surface of the first lower electrode layer 116. A fifth through hole g that penetrates through the support layer 147 and exposes the central region c (with reference to FIG. 16) of the first lower electrode layer 116. The orthogonal projection of the fifth through hole g on the base 110 is located in the orthogonal projection of the upper surface of the first lower electrode layer 116 on the base 110. The orthogonal projection of the lower The surface of the subsequently formed second lower electrode layer 126 in the fifth through hole g on the base 110 is located in the orthogonal projection of the upper surface of the first lower electrode layer 116 on the base 110. This makes it possible to improve the alignment accuracy between the second lower electrode layer 126 and the first lower electrode layer 116 so that avoiding imprecise alignment between the second lower electrode layer 126 and the upper surface of the first lower electrode layer 116, thereby improving the dimensional accuracy of the finally formed capacitor, so as to improve the manufacturing quality of the capacitor and ensure acceptable electrical performance of the capacitor.
[00163] Процессы формирования пятого сквозного отверстия g являются такими же, как и процессы формирования первого сквозного отверстия e. Их подробное описание не приводится повторно в этом месте настоящего документа.[00163] The processes for forming the fifth through hole g are the same as the processes for forming the first through hole e. Their detailed description is not repeated at this point in this document.
[00164] Со ссылкой на фиг. 21, третий диэлектрический слой 176 конденсатора формируют на открытых поверхностях второго нижнего электродного слоя 126.[00164] With reference to FIG. 21, a third capacitor dielectric layer 176 is formed on the exposed surfaces of the second lower electrode layer 126.
[00165] В частности, удаляют опорный слой 147 (со ссылкой на фиг. 20) и формируют третью исходную диэлектрическую пленку конденсатора с полностью непрерывной поверхностью. Другими словами, третья исходная диэлектрическая пленка конденсатора покрывает открытые поверхности второго нижнего электродного слоя 126, а также покрывает поверхность, совместно сформированную верхней поверхностью первого изолирующего слоя 117, верхней поверхностью первого верхнего электродного слоя 196 и верхней поверхностью второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Структурируют третью исходную диэлектрическую пленку конденсатора. В качестве третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора используют только третьи исходные диэлектрические пленки конденсатора, сохраненные на боковых стенках и верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126.[00165] Specifically, the support layer 147 (with reference to FIG. 20) is removed and a third initial capacitor dielectric film with a completely continuous surface is formed. In other words, the third initial capacitor dielectric film covers the exposed surfaces of the second lower electrode layer 126, and also covers the surface jointly formed by the top surface of the first insulating layer 117, the top surface of the first top electrode layer 196, and the top surface of the second capacitor dielectric layer 166. The third initial dielectric film of the capacitor is structured. As the third capacitor dielectric layer 176, only the third original capacitor dielectric films stored on the side walls and the top surface of the second lower electrode layer 126 are used.
[00166] В некоторых других вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 22, оставшуюся часть первой диэлектрической пленки 119 конденсатора, расположенную на боковых поверхностях и верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116, используют в качестве первого диэлектрического слоя 156 конденсатора.[00166] In some other embodiments, with reference to FIGS. 22, the remaining part of the first capacitor dielectric film 119 located on the side surfaces and the top surface of the first lower electrode layer 116 is used as the first capacitor dielectric layer 156.
[00167] В частности, процессы формирования второго нижнего электродного слоя 126 и третьей исходной диэлектрической пленки конденсатора являются такими же, как способы в предыдущих вариантах осуществления. Их подробное описание не приводится повторно в этом месте настоящего документа.[00167] Specifically, processes for forming the second lower electrode layer 126 and the third capacitor source dielectric film are the same as the methods in the previous embodiments. Their detailed description is not repeated at this point in this document.
[00168] В ходе структурирования третьей исходной диэлектрической пленки конденсатора третья исходная диэлектрическая пленка конденсатора на боковых стенках и верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 сохраняется в качестве третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора и третья исходная диэлектрическая пленка конденсатора, расположенная на верхней поверхности первого диэлектрического слоя 156 конденсатора и части верхней поверхности первого верхнего электродного слоя 196, также остается в качестве второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Другими словами, второй диэлектрический слой 166 конденсатора и третий диэлектрический слой 176 конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое. Второй диэлектрический слой 166 конденсатора проходит в направлении, расположенном на удалении от оси второго нижнего электродного слоя 126, перпендикулярно поверхности основы 110. Таким образом, это способствует усилению эффекта изоляции между сформированными впоследствии вторым верхним электродным слоем 106 и первым нижним электродным слоем 116.[00168] During the structuring of the third capacitor base dielectric film, the third capacitor base dielectric film on the side walls and the top surface of the second lower electrode layer 126 is stored as the third capacitor dielectric layer 176 and the third capacitor base dielectric film located on the top surface of the first dielectric layer 156 capacitor and a portion of the upper surface of the first upper electrode layer 196 also remains as a second dielectric capacitor layer 166. In other words, the second capacitor dielectric layer 166 and the third capacitor dielectric layer 176 are a structure formed integrally. The second dielectric capacitor layer 166 extends in a direction away from the axis of the second lower electrode layer 126, perpendicular to the surface of the base 110. Thus, this helps to enhance the insulation effect between the subsequently formed second upper electrode layer 106 and the first lower electrode layer 116.
[00169] В других вариантах осуществления, когда на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя не обеспечивают второй диэлектрический слой конденсатора, перед формированием второго нижнего электродного слоя на периферийной области верхней поверхности первого нижнего электродного слоя в качестве второго диэлектрического слоя конденсатора может быть сформирована по меньшей мере пленка второго диэлектрического слоя конденсатора, а затем формируют второй нижний электродный слой. Или, в ходе формирования третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора, третью исходную диэлектрическую пленку конденсатора не структурируют. Или, в ходе формирования третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора, сохраняют по меньшей мере третью исходную диэлектрическую пленку конденсатора, расположенную на боковых стенках и верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126, и периферийную область верхней поверхности первого нижнего электродного слоя.[00169] In other embodiments, when a second capacitor dielectric layer is not provided on the upper surface of the first lower electrode layer, at least film of the second dielectric layer of the capacitor, and then forming a second lower electrode layer. Or, during the formation of the third capacitor dielectric layer 176, the third original capacitor dielectric film is not structured. Or, during the formation of the third capacitor dielectric layer 176, at least a third original capacitor dielectric film located on the side walls and top surface of the second lower electrode layer 126 and a peripheral region of the upper surface of the first lower electrode layer are retained.
[00170] Следует отметить, что как показано в качестве примера на фиг. 22, вторые диэлектрические слои 166 конденсатора смежных конденсаторов отделены друг от друга. Другими словами, между смежными вторыми диэлектрическими слоями 166 конденсатора обеспечен второй изолирующий слой 127. По существу, вторые диэлектрические слои 166 конденсатора между смежными конденсаторами могут находиться в контакте и могут быть соединены друг с другом.[00170] It should be noted that, as shown by way of example in FIG. 22, the second capacitor dielectric layers 166 of adjacent capacitors are separated from each other. In other words, a second insulating layer 127 is provided between adjacent second capacitor dielectric layers 166. As such, the second capacitor dielectric layers 166 between adjacent capacitors may be in contact and may be connected to each other.
[00171] Кроме того, со ссылкой на фиг. 21 и фиг. 22, формируют второй изолирующий слой 127, покрывающий третий диэлектрический слой 176 конденсатора. Второй изолирующий слой 127 структурируют для формирования шестого сквозного отверстия, окружающего вторые нижние электродные слои 126. Шестое сквозное отверстие открывает боковые поверхности и верхнюю поверхность третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора и открывает верхнюю поверхность первого верхнего электродного слоя 196. Формируют второй верхний электродный слой 106, заполняющий шестое сквозное отверстие.[00171] Additionally, with reference to FIG. 21 and fig. 22, a second insulating layer 127 is formed covering the third dielectric layer 176 of the capacitor. The second insulating layer 127 is structured to form a sixth through hole surrounding the second bottom electrode layers 126. The sixth through hole exposes the side surfaces and top surface of the third capacitor dielectric layer 176 and exposes the top surface of the first top electrode layer 196. A second top electrode layer 106 is formed, filling sixth through hole.
[00172] Первый изолирующий слой 117 и второй изолирующий слой 127 совместно формируют изолирующий слой 107. Первый изолирующий слой 117 расположен между смежными первыми верхними электродными слоями 196 и используется для обеспечения электрической изоляции между смежными первыми верхними электродными слоями 196. Второй изолирующий слой 127 расположен между смежными вторыми верхними электродными слоями 106 и покрывает верхнюю поверхность первого изолирующего слоя 117 таким образом, чтобы быть использованным для обеспечения электрической изоляции между смежными вторыми верхними электродными слоями 106.[00172] The first insulating layer 117 and the second insulating layer 127 together form an insulating layer 107. The first insulating layer 117 is located between the adjacent first top electrode layers 196 and is used to provide electrical insulation between the adjacent first top electrode layers 196. The second insulating layer 127 is located between adjacent second top electrode layers 106 and covers the top surface of the first insulating layer 117 so as to be used to provide electrical insulation between adjacent second top electrode layers 106.
[00173] Первый верхний электродный слой 196 и второй верхний электродный слой 106 совместно формируют верхний электродный слой 146. Первый диэлектрический слой 156 конденсатора, второй диэлектрический слой 166 конденсатора, третий диэлектрический слой 176 конденсатора и четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора совместно формируют диэлектрический слой 136 конденсатора. Первый нижний электродный слой 116, второй нижний электродный слой 126, диэлектрический слой 136 конденсатора и верхний электродный слой 146 совместно формируют конденсатор в полупроводниковой структуре.[00173] The first top electrode layer 196 and the second top electrode layer 106 collectively form the top electrode layer 146. The first dielectric capacitor layer 156, the second dielectric capacitor layer 166, the third dielectric capacitor layer 176, and the fourth dielectric capacitor layer 186 collectively form the dielectric capacitor layer 136 . The first lower electrode layer 116, the second lower electrode layer 126, the dielectric capacitor layer 136, and the upper electrode layer 146 together form a capacitor in the semiconductor structure.
[00174] Кроме того, со ссылкой на фиг. 1, после формирования одного блока 100 хранения следующий блок 100 хранения может быть сформирован на стороне блока 100 хранения, расположенной на удалении от основы 110.[00174] Additionally, with reference to FIG. 1, after one storage block 100 is formed, a next storage block 100 may be formed on a side of the storage block 100 located away from the base 110.
[00175] Таким образом, нижний электродный слой конденсатора формируют с использованием отдельных этапов, т.е. первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 формируют отдельными этапами таким образом, что при этом повышается стабильность структуры нижних электродных слоев, увеличивается соотношение сторон конденсатора, и, таким образом, увеличивая емкость конденсатора. Кроме того, при выполнении ортогональной проекции нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 в пределах ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110 предотвращается неточное совмещение между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя, благодаря чему можно достичь как увеличения емкости, так и повышения точности размеров конденсатора, в результате чего конденсатор гарантированно будет иметь приемлемые электрические характеристики.[00175] Thus, the lower electrode layer of the capacitor is formed using separate steps, i.e. the first lower electrode layer 116 and the second lower electrode layer 126 are formed in separate steps so that the stability of the structure of the lower electrode layers is increased, the aspect ratio of the capacitor is increased, and thus the capacitance of the capacitor is increased. In addition, by providing an orthogonal projection of the lower surface of the second lower electrode layer 126 onto the substrate 110 within the orthogonal projection of the upper surface of the first lower electrode layer 116 onto the substrate 110, misalignment between the lower surface of the second lower electrode layer and the upper surface of the first lower electrode layer is prevented by which can be achieved both by increasing the capacitance and increasing the dimensional accuracy of the capacitor, as a result of which the capacitor is guaranteed to have acceptable electrical characteristics.
[00176] Для специалиста в данной области техники может быть очевидно, что приведенные выше варианты реализации являются конкретными вариантами осуществления для реализации настоящего изобретения, и при реальном применении могут быть внесены различные изменения в формы и детали без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Любой специалист в данной области техники может внести изменения и модификации без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, и объем защиты настоящего изобретения должен определяться объемом формулы изобретения.[00176] It may be apparent to one skilled in the art that the above embodiments are specific embodiments for implementing the present invention, and in actual application, various changes in shapes and details may be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Changes and modifications may be made by anyone skilled in the art without departing from the spirit and scope of the present invention, and the scope of protection of the present invention shall be determined by the scope of the claims.
[00177] Промышленная применимость [00177] Industrial applicability
[00178] В вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура и способ ее изготовления. В техническом решении, представленном в вариантах осуществления настоящего раскрытия, нижний электродный слой конденсатора в полупроводниковой структуре формируют путем послойной укладки первого нижнего электродного слоя и второго нижнего электродного слоя. Это позволяет увеличить общую высоту нижнего электродного слоя конденсатора и увеличить соотношение сторон конденсатора, тем самым увеличив противоположную область между верхним электродным слоем и нижним электродным слоем в конденсаторе таким образом, что увеличивается емкость конденсатора. Кроме того, канальная область полупроводникового канала расположена вертикально на поверхности металлической линии битов. Другими словами, направление, в котором проходит канальная область, перпендикулярно поверхности металлической линии битов. Экономится пространство для компоновки полупроводникового канала в направлении (обычно горизонтальном направлении), параллельном поверхности металлической линии битов, без уменьшения размера полупроводникового канала, и, таким образом, увеличивается степень интеграции полупроводниковой структуры в горизонтальном направлении.[00178] Embodiments of the present disclosure provide a semiconductor structure and a method for manufacturing it. In the technical solution presented in the embodiments of the present disclosure, the lower electrode layer of the capacitor in the semiconductor structure is formed by layer-by-layer stacking of the first lower electrode layer and the second lower electrode layer. This allows the overall height of the lower electrode layer of the capacitor to be increased and the aspect ratio of the capacitor to be increased, thereby increasing the opposing area between the upper electrode layer and the lower electrode layer in the capacitor so that the capacitance of the capacitor is increased. In addition, the channel region of the semiconductor channel is located vertically on the surface of the metal bit line. In other words, the direction in which the channel region runs is perpendicular to the surface of the metal bit line. Space is saved for arranging the semiconductor channel in a direction (usually the horizontal direction) parallel to the surface of the metal bit line without reducing the size of the semiconductor channel, and thus the degree of integration of the semiconductor structure in the horizontal direction is increased.
Claims (57)
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110807121.7 | 2021-07-16 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2808029C1 true RU2808029C1 (en) | 2023-11-22 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1930686A (en) * | 2004-03-11 | 2007-03-14 | 微米技术有限公司 | Semiconductor constructions having a buried bit line, and methods of forming same |
RU2669103C2 (en) * | 2014-06-24 | 2018-10-08 | Интел Корпорейшн | Reference architecture in cross-point memory |
CN111326514A (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-23 | 英特尔公司 | Memory cell based on vertical thin film transistor |
US20200227416A1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-07-16 | Intel Corporation | 3d 1t1c stacked dram structure and method to fabricate |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1930686A (en) * | 2004-03-11 | 2007-03-14 | 微米技术有限公司 | Semiconductor constructions having a buried bit line, and methods of forming same |
RU2669103C2 (en) * | 2014-06-24 | 2018-10-08 | Интел Корпорейшн | Reference architecture in cross-point memory |
CN111326514A (en) * | 2018-12-17 | 2020-06-23 | 英特尔公司 | Memory cell based on vertical thin film transistor |
US20200227416A1 (en) * | 2019-01-14 | 2020-07-16 | Intel Corporation | 3d 1t1c stacked dram structure and method to fabricate |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101645257B1 (en) | Semiconductor device having vertical channel transistor | |
WO2023284123A1 (en) | Semiconductor structure and method for manufacturing same | |
US11502087B2 (en) | Semiconductor structure and method for fabricating the same | |
US20230019891A1 (en) | Semiconductor structure and method for manufacturing same | |
CN115411033A (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
CN114342065A (en) | Capacitor array, memory cell array, method of forming capacitor array, and method of forming memory cell array | |
US20240114690A1 (en) | Three-dimensional memory device and method | |
CN115224032A (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
TW201322255A (en) | Structure of dynamic random access memory and fabrication method thereof | |
CN110931559A (en) | L-type transistor, semiconductor memory and manufacturing method thereof | |
CN116761423B (en) | 3D stacked semiconductor device, manufacturing method thereof, 3D memory and electronic equipment | |
RU2808029C1 (en) | Semiconductor structure and method of its manufacture | |
CN116209259B (en) | Memory cell array structure and preparation method | |
US12101924B2 (en) | Semiconductor structure and method for manufacturing same | |
CN114759033B (en) | Semiconductor structure, manufacturing method thereof and memory | |
EP4328968A1 (en) | Semiconductor structure and manufacturing method therefor, memory chip and electronic device | |
KR102706901B1 (en) | Semiconductor structure and manufacturing method, memory chip, electronic device | |
US20220359524A1 (en) | Access transistors in a dual gate line configuration and methods for forming the same | |
US20230389261A1 (en) | Semiconductor structure and method for forming semiconductor structure | |
CN115224031A (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
CN115224033A (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
CN115666130A (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
CN118338662A (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
CN114927522A (en) | Semiconductor structure and manufacturing method thereof | |
KR20240098821A (en) | Semiconductor Device |