TWI799220B - Method for preparing semiconductor structure having air gap - Google Patents
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Abstract
Description
本申請案主張美國第17/573,774及17/573,960號專利申請案之優先權(即優先權日為「2022年1月12日」),其內容以全文引用之方式併入本文中。This application claims priority to US Patent Application Nos. 17/573,774 and 17/573,960 (ie, the priority date is "January 12, 2022"), the contents of which are incorporated herein by reference in their entirety.
本揭露關於一種半導體結構以及該半導體結構的製備方法。特別是有關於一種具有一氣隙的半導體結構以及該半導體結構的製備方法。The disclosure relates to a semiconductor structure and a method for preparing the semiconductor structure. In particular, it relates to a semiconductor structure with an air gap and a method for preparing the semiconductor structure.
由於動態隨機存取記憶體(DRAM)之結構的簡單性,與例如靜態隨機存取記憶體(SRAM)之其他類型的記憶體相比較,一DRAM可在每個晶片面積上提供更多的記憶體胞。DRAM由多個DRAM胞所組成。每個DRAM胞具有一電容器以及一電晶體,該電容器用於儲存資訊,該電晶體則是耦合到該電容器以控制該電容器何時充電或放電。在一讀取操作期間,字元線(WL)被有效化(asserted),藉此導通該電晶體。導通的該電晶體允許一感測放大器經由一位元線(BL)讀取跨經該電容器兩端的一電壓。在一寫入操作期間,當接觸WL時則將要寫入的資料提供給BL。Due to the simplicity of the structure of dynamic random access memory (DRAM), a DRAM can provide more memory per chip area than other types of memory such as static random access memory (SRAM) soma. DRAM is composed of multiple DRAM cells. Each DRAM cell has a capacitor for storing information and a transistor coupled to the capacitor to control when the capacitor is charged or discharged. During a read operation, the word line (WL) is asserted, thereby turning on the transistor. Turning on the transistor allows a sense amplifier to read a voltage across the capacitor via the bit line (BL). During a write operation, when WL is contacted, the data to be written is provided to BL.
為了滿足更大之記憶體儲存容量的需求,DRAM記憶體胞的尺寸不斷縮減; 如此一來,則大大增加該等DRAM的一封裝密度。然而,由於DRAM記憶體胞的尺寸縮減,導致寄生電容增加的電容耦合已成為越來越重要的問題。作為寄生電容的結果,DRAM記憶體胞的速度則被非期望地降低,並且一整體元件性能受到負面影響。In order to meet the demand for larger memory storage capacity, the size of DRAM memory cells is continuously reduced; thus, the packaging density of these DRAMs is greatly increased. However, capacitive coupling resulting in increased parasitic capacitance has become an increasingly important issue due to the shrinking size of DRAM memory cells. As a result of the parasitic capacitance, the speed of DRAM memory cells is undesirably reduced, and overall device performance is negatively affected.
上文之「先前技術」說明僅提供背景技術,並未承認上文之「先前技術」說明揭示本揭露之標的,不構成本揭露之先前技術,且上文之「先前技術」之任何說明均不應作為本案之任一部分。The above "prior art" description only provides background technology, and does not acknowledge that the above "prior art" description discloses the subject of this disclosure, and does not constitute the prior art of this disclosure, and any description of the above "prior art" is It should not be part of this case.
本揭露之一實施例提供一種半導體結構的製備方法。該製備方法包括形成一第一位元線以及一第二位元線在一基底上;形成一圖案化層在該第一位元線與該第二位元線之間,其中該圖案化層覆蓋該基底並圍繞該第一位元線的一下部以及該第二位元線的一下部;形成一共形層在該圖案化層上;形成一接觸點在該共形層上以及在該第一位元線與該第二位元線之間,其中在該接觸點的一頂部與該基底之間的一垂直距離大於在該圖案化層的一頂部與該基底之間的一垂直距離;移除該圖案化層與該共形層;以及形成一氣隙在該接觸點與該第一位元線之間,或是在該接觸點與該第二位元線之間,其中該氣隙被一介電層所密封。An embodiment of the present disclosure provides a method for fabricating a semiconductor structure. The manufacturing method includes forming a first bit line and a second bit line on a substrate; forming a patterned layer between the first bit line and the second bit line, wherein the patterned layer covering the substrate and surrounding a lower portion of the first bit line and a lower portion of the second bit line; forming a conformal layer on the patterned layer; forming a contact on the conformal layer and on the second bit line between a bit line and the second bit line, wherein a vertical distance between a top of the contact and the base is greater than a vertical distance between a top of the patterned layer and the base; removing the patterned layer and the conformal layer; and forming an air gap between the contact and the first bit line, or between the contact and the second bit line, wherein the air gap sealed by a dielectric layer.
在一些實施例中,該製備方法還包括形成一犧牲層在該第一位元線上、在該第二位元線上以及在該基底上;以及移除該犧牲層圍繞該第一位元線之一上部以及該第二位元線之一上部的一部分,藉此形成該圖案化層。In some embodiments, the manufacturing method further includes forming a sacrificial layer on the first bit line, on the second bit line and on the substrate; and removing the sacrificial layer around the first bit line an upper portion and a portion of an upper portion of the second bit line, thereby forming the patterned layer.
在一些實施例中,該圖案化層的一高度大致大於從該基底測量的該第一位元線之一金屬層的一高度或是該第二位元線之一金屬層的一高度。In some embodiments, a height of the patterned layer is substantially greater than a height of a metal layer of the first bit line or a height of a metal layer of the second bit line measured from the substrate.
在一些實施例中,該共形層覆蓋該圖案化層的一頂部、該第一位元線的一上部以及該第二位元線的一上部。In some embodiments, the conformal layer covers a top of the patterned layer, an upper portion of the first bit line, and an upper portion of the second bit line.
在一些實施例中,該製備方法還包括在形成該接觸點之前,移除該圖案化層的一部分以及該共形層的一部分,藉此暴露基底。In some embodiments, the fabrication method further includes removing a portion of the patterned layer and a portion of the conformal layer prior to forming the contact, thereby exposing the substrate.
在一些實施例中,該製備方法還包括沉積一接觸點材料層在該共形層、該第一位元線以及該第二位元線上;以及移除該接觸點材料層的一部分,藉此形成該接觸點,其中該接觸點的一高度大致大於該圖案化層的一高度。In some embodiments, the manufacturing method further includes depositing a layer of contact material on the conformal layer, the first bit line, and the second bit line; and removing a portion of the layer of contact material, thereby The contact point is formed, wherein a height of the contact point is substantially greater than a height of the patterned layer.
在一些實施例中,在該接觸點的一頂部與該第一位元線之間的一第一水平距離大致小於在該接觸點的一下部與該第一位元線之間的一第二水平距離。In some embodiments, a first horizontal distance between a top of the contact point and the first bit line is substantially smaller than a second distance between a lower portion of the contact point and the first bit line. Horizontal distance.
在一些實施例中,該第一水平距離由該共形層的一厚度所界定。In some embodiments, the first horizontal distance is defined by a thickness of the conformal layer.
在一些實施例中,該第二水平距離由該圖案化層的一厚度以及該共形層的一厚度所界定。In some embodiments, the second horizontal distance is defined by a thickness of the patterned layer and a thickness of the conformal layer.
在一些實施例中,該氣隙的形成包括沉積該介電層在該接觸點與該第一位元線之間,或是在該接觸點與該第二位元線之間;以及填滿在該第一位元線與該接觸點的一頂部之間的一空間,或是在該第二位元線與該接觸點的該頂部之間的一空間。In some embodiments, forming the air gap includes depositing the dielectric layer between the contact and the first bit line, or between the contact and the second bit line; and filling A space between the first bit line and a top of the contact, or a space between the second bit line and the top of the contact.
在一些實施例中,該介電層的一厚度大致大於或等於該共形層之一厚度的一半。In some embodiments, a thickness of the dielectric layer is approximately greater than or equal to half of a thickness of the conformal layer.
在一些實施例中,該氣隙的一寬度大致等於該圖案化層的一厚度。In some embodiments, a width of the air gap is substantially equal to a thickness of the patterned layer.
本揭露之另一實施例提供一種半導體結構的製備方法。該製備方法包括形成一位元線在一基底上;形成一第一介電層在該基底上,並圍繞該位元線的一下部;形成一第二介電層在該基底與該第一介電層上;形成一接觸點在該第二介電層上,其中在該接觸點的一頂部與該基底之間的一垂直距離大於在該第一介電層的一頂部與該基底之間的一垂直距離;移除該第一介電層與該第二介電層;以及共形地形成一第三介電層在該位元線、該基底以及該接觸點上,藉此形成一氣隙在該接觸點與該位元線之間。Another embodiment of the disclosure provides a method for fabricating a semiconductor structure. The manufacturing method includes forming a bit line on a base; forming a first dielectric layer on the base and surrounding a lower part of the bit line; forming a second dielectric layer on the base and the first On the dielectric layer; forming a contact point on the second dielectric layer, wherein a vertical distance between a top of the contact point and the base is greater than that between a top of the first dielectric layer and the base a vertical distance between; remove the first dielectric layer and the second dielectric layer; and conformally form a third dielectric layer on the bit line, the substrate and the contact, thereby forming An air gap is between the contact and the bit line.
在一些實施例中,該第一介電層的形成包括形成一第一共形層在該基底與該位元線上;形成一遮罩層在第一共形層上;移除該遮罩層的一部分以及該第一共形層的一部分,藉此暴露該位元線的一上部;以及移除該遮罩層的一餘留部分。In some embodiments, forming the first dielectric layer includes forming a first conformal layer on the substrate and the bit line; forming a mask layer on the first conformal layer; removing the mask layer and a portion of the first conformal layer, thereby exposing an upper portion of the bit line; and removing a remaining portion of the mask layer.
在一些實施例中,該第一介電層的該高度由該遮罩層所界定。In some embodiments, the height of the first dielectric layer is defined by the mask layer.
在一些實施例中,該第二介電層的製作技術包括一共形沉積。In some embodiments, the fabrication technique of the second dielectric layer includes a conformal deposition.
在一些實施例中,該第一介電層的一厚度介於1到5奈米之間。In some embodiments, a thickness of the first dielectric layer is between 1 and 5 nm.
在一些實施例中,該第二介電層的一厚度介於5到12奈米之間。In some embodiments, a thickness of the second dielectric layer is between 5 and 12 nm.
在一些實施例中,該製備方法還包括在形成該接觸點之前,蝕刻該第一介電層與該第二介電層,藉此形成一間隙子結構以圍繞該位元線;以及暴露該基底。In some embodiments, the fabrication method further includes, before forming the contact, etching the first dielectric layer and the second dielectric layer, thereby forming a gap substructure to surround the bit line; and exposing the base.
在一些實施例中,該間隙子結構朝向該位元線的一頂部逐漸變細。In some embodiments, the gap substructure tapers toward a top of the bitline.
在一些實施例中,該第一介電層、該第二介電層以及該第三介電層中的至少其中一個的製作技術包括原子層沉積。In some embodiments, at least one of the first dielectric layer, the second dielectric layer and the third dielectric layer is fabricated by atomic layer deposition.
本揭露之另一實施例提供一種半導體結構。該半導體結構包括一第一位元線,設置在一基底上;一接觸點,鄰近設置在該基底上的該第一位元線設置,其中在該接觸點的一上部與該第一位元線之間的一第一距離小於該接觸點的一下部與該第一位元線之間的一第二距離;一介電層,共形地設置在該第一位元線、該基底以及該接觸點上;以及一第一氣隙,被該介電層所密封,並且被該第一位元線、該基底以及該接觸點所界定。Another embodiment of the present disclosure provides a semiconductor structure. The semiconductor structure includes a first bit line disposed on a substrate; a contact point adjacent to the first bit line disposed on the substrate, wherein an upper portion of the contact point is connected to the first bit line a first distance between the lines is less than a second distance between the lower portion of the contact point and the first bit line; a dielectric layer conformally disposed on the first bit line, the substrate and on the contact; and a first air gap sealed by the dielectric layer and bounded by the first bit line, the substrate and the contact.
在一些實施例中,該第一位元線包括一金屬層,且在該接觸點的一頂部與該基底之間的一垂直距離大於在該金屬層的一頂部與該基底之間的一垂直距離。In some embodiments, the first bit line includes a metal layer, and a vertical distance between a top of the contact and the base is greater than a vertical distance between a top of the metal layer and the base. distance.
在一些實施例中,在該接觸點的該頂部與該基底之間的該垂直距離大於在該金屬層的該頂部與該基底之間的該垂直距離(約5到45奈米)。In some embodiments, the vertical distance between the top of the contact point and the base is greater than the vertical distance between the top of the metal layer and the base (about 5 to 45 nm).
在一些實施例中,該第一位元線包括一金屬層,且在該第一氣隙的一頂部與該基底之間的一垂直距離大於或等於在該金屬層的一頂部與該基底之間的一垂直距離。In some embodiments, the first bit line includes a metal layer, and a vertical distance between a top of the first air gap and the base is greater than or equal to a distance between a top of the metal layer and the base a vertical distance between.
在一些實施例中,在該第一氣隙的該頂部與該金屬層的該頂部之間的一垂直距離介於0到10奈米之間。In some embodiments, a vertical distance between the top of the first air gap and the top of the metal layer is between 0 and 10 nm.
在一些實施例中,該第一位元線的一頂部與該基底之間的一垂直距離大於在該接觸點的一頂部與該基底之間的一垂直距離(約90到130奈米)。In some embodiments, a vertical distance between a top of the first bitline and the base is greater than a vertical distance between a top of the contact and the base (about 90 to 130 nm).
在一些實施例中,在該基底上方的該接觸點朝向該基底逐漸變細。In some embodiments, the contact point above the base tapers toward the base.
在一些實施例中,該接觸點經配置而成一T形。In some embodiments, the contact point is configured in a T shape.
在一些實施例中,介電層的一厚度介於3到6奈米。In some embodiments, a thickness of the dielectric layer ranges from 3 to 6 nm.
在一些實施例中,該介電層填滿在該接觸點的該頂部與該第一位元線之間的一空間。In some embodiments, the dielectric layer fills a space between the top of the contact and the first bit line.
在一些實施例中,在該第一距離與該第二距離之間的差大致等於該第一氣隙的一寬度。In some embodiments, the difference between the first distance and the second distance is approximately equal to a width of the first air gap.
在一些實施例中,該半導體結構還包括一第二位元線,設置在該基底上,其中該接觸點設置在該第一位元線與該第二位元線之間,而該介電層共形地設置在該第二位元線上;以及一第二氣隙,被該介電層所密封,並且由該第二位元線、該基底以及該接觸點所界定。In some embodiments, the semiconductor structure further includes a second bit line disposed on the substrate, wherein the contact point is disposed between the first bit line and the second bit line, and the dielectric a layer conformally disposed on the second bitline; and a second air gap sealed by the dielectric layer and bounded by the second bitline, the substrate, and the contact.
在一些實施例中,在該第二氣隙的一頂部與該基底之間的一垂直距離大致大於在該第二位元線之一金屬層的一頂部與該基底之間的一垂直距離。In some embodiments, a vertical distance between a top of the second air gap and the base is substantially greater than a vertical distance between a top of a metal layer of the second bit line and the base.
在一些實施例中,在該接觸點的該底部與該第二位元線之間的一第三距離大致小於在該接觸點的該下部與該第二位元線之間的一第四距離。In some embodiments, a third distance between the bottom of the contact point and the second bit line is substantially less than a fourth distance between the lower portion of the contact point and the second bit line .
上文已相當廣泛地概述本揭露之技術特徵及優點,俾使下文之本揭露詳細描述得以獲得較佳瞭解。構成本揭露之申請專利範圍標的之其它技術特徵及優點將描述於下文。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者應瞭解,可相當容易地利用下文揭示之概念與特定實施例可作為修改或設計其它結構或製程而實現與本揭露相同之目的。本揭露所屬技術領域中具有通常知識者亦應瞭解,這類等效建構無法脫離後附之申請專利範圍所界定之本揭露的精神和範圍。The technical features and advantages of the present disclosure have been broadly summarized above, so that the following detailed description of the present disclosure can be better understood. Other technical features and advantages constituting the subject matter of the claims of the present disclosure will be described below. Those skilled in the art of the present disclosure should understand that the concepts and specific embodiments disclosed below can be easily used to modify or design other structures or processes to achieve the same purpose as the present disclosure. Those with ordinary knowledge in the technical field to which the disclosure belongs should also understand that such equivalent constructions cannot depart from the spirit and scope of the disclosure defined by the appended claims.
以下描述了組件和配置的具體範例,以簡化本揭露之實施例。當然,這些實施例僅用以例示,並非意圖限制本揭露之範圍。舉例而言,在敘述中第一部件形成於第二部件之上,可能包含形成第一和第二部件直接接觸的實施例,也可能包含額外的部件形成於第一和第二部件之間,使得第一和第二部件不會直接接觸的實施例。另外,本揭露之實施例可能在許多範例中重複參照標號及/或字母。這些重複的目的是為了簡化和清楚,除非內文中特別說明,其本身並非代表各種實施例及/或所討論的配置之間有特定的關係。Specific examples of components and configurations are described below to simplify embodiments of the present disclosure. Certainly, these embodiments are only for illustration, and are not intended to limit the scope of the present disclosure. For example, where a first component is formed on a second component, it may include embodiments where the first and second components are in direct contact, or may include an additional component formed between the first and second components, An embodiment such that the first and second parts do not come into direct contact. In addition, embodiments of the present disclosure may repeat reference numerals and/or letters in many instances. These repetitions are for the purpose of simplicity and clarity and, unless otherwise indicated in the context, do not in themselves imply a specific relationship between the various embodiments and/or configurations discussed.
應當理解,儘管這裡可以使用術語第一,第二,第三等來描述各種元件、部件、區域、層或區段(sections),但是這些元件、部件、區域、層或區段不受這些術語的限制。相反,這些術語僅用於將一個元件、組件、區域、層或區段與另一個區域、層或區段所區分開。因此,在不脫離本發明進步性構思的教導的情況下,下列所討論的第一元件、組件、區域、層或區段可以被稱為第二元件、組件、區域、層或區段。It will be understood that although the terms first, second, third etc. may be used herein to describe various elements, components, regions, layers or sections, these elements, components, regions, layers or sections are not constrained by these terms. limits. Rather, these terms are only used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Thus, a first element, component, region, layer or section discussed below could be termed a second element, component, region, layer or section without departing from the teachings of the presently advanced concepts.
本文中使用之術語僅是為了實現描述特定實施例之目的,而非意欲限制本發明。如本文中所使用,單數形式「一(a)」、「一(an)」,及「該(the)」意欲亦包括複數形式,除非上下文中另作明確指示。將進一步理解,當術語「包括(comprises)」及/或「包括(comprising)」用於本說明書中時,該等術語規定所陳述之特徵、整數、步驟、操作、元件,及/或組件之存在,但不排除存在或增添一或更多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件,及/或上述各者之群組。The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an", and "the" are intended to include the plural forms as well, unless the context clearly dictates otherwise. It will be further understood that when the terms "comprises" and/or "comprising" are used in this specification, these terms specify the stated features, integers, steps, operations, elements, and/or components. Presence, but not excluding the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, and/or groups of the above.
圖1是剖視示意圖,例示本揭露一些實施例的半導體結構1。在一些實施例中,半導體結構1包括一基底11、一第一位元線13、一第二位元線14、一接觸點16、一介電層17、氣隙AG1、AG2以及一著陸墊20。第一位元線13與第二位元線14相鄰地設置在基底11上。在一些實施例中,基底11包括不同元件及/或一或多個電子裝置。在一些實施例中,基底11為一半導體基底。在一些實施例中,半導體基底11包括在一主動區中的一電晶體。在一些實施例中,第一位元線13與第二位元線14設置在該主動區中的基底11上。在一些實施例中,第一位元線13或第二位元線14電性連接到該電晶體。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a
在一些實施例中,基底11包括一矽部111以及一隔離部112,而隔離部112設置在矽部111上。在一些實施例中,隔離部112提供矽部111與第一位元線13之間及/或矽部111與第二位元線14之間的電性絕緣。在一些實施例中,矽部111的一上表面並非平坦。在一些實施例中,隔離部112提供一平坦表面用於接下來的處理。在一些實施例中,第一位元線13與第二位元線14的形成是執行在隔離部112的該平坦表面上。在一些實施例中,隔離部112包括氮化矽。In some embodiments, the
在一些實施例中,第一位元線13包括依序堆疊在基底11上的一氮化物層131、一金屬層132以及一遮罩層133。在一些實施例中,氮化物層131包括金屬氮化物(例如氮化鈦)。在一些實施例中,氮化物層131當作一黏著層。在一些實施例中,金屬層132包括鎢。在一些實施例中,遮罩層133包括氮化矽。在一些實施例中,第二位元線14包括 需堆疊在基底11上的一氮化物層141、一金屬層142以及一遮罩層143。在一些實施例中,第二位元線14類似於第一位元線13,且不再重複其描述。In some embodiments, the
在一些實施例中,半導體結構1還包括一間隙子層15,設置在基底11、第一位元線13以及第二位元線14上。在一些實施例中,如圖1所示,間隙子層15覆蓋第一位元線13的一頂部與各側壁,及/或覆蓋第二位元線14的一頂部與各側壁。在一些實施例中,第一位元線13的頂部經由間隙子層15而暴露,及/或第二位元線14的頂部經由間隙子層15(圖未示)而暴露。在一些實施例中,間隙子層15包括氮化矽。In some embodiments, the
在一些實施例中,接觸點16設置在基底11上以及在基底11中。在一些實施例中,接觸點16穿經隔離部112,且電性連接到矽部111。在一些實施例中,從頂視圖來看,接觸點16設置在基底11之該主動區的一邊緣處。在一些實施例中,接觸點16朝向基底11而逐漸變細。在一些實施例中,接觸點16經配置而成一T形。在一些實施例中,在接觸點16的一頂部與基底11之間的一垂直距離大於在第一位元線13之金屬層132的頂部與基底11之間的一垂直距離。在一些實施例中,在接觸點16的頂部與第一位元線13之金屬層132的頂部之間的垂直距離介於5到45奈米之間。在一些實施例中,接觸點16的頂部與基底11之間的垂直距離大於第二位元線14之金屬層142的一頂部與基底11之間的一垂直距離。在一些實施例中,接觸點16的頂部與第二位元線14之金屬層142的頂部之間的垂直距離介於5到45奈米之間。在一些實施例中,第一位元線13的頂部與基底11之間的一垂直距離大於接觸點16的頂部與基底11之間的垂直距離。在一些實施例中,第一位元線13的頂部與基底11之間的垂直距離,大於接觸點16的頂部與基底11之間的垂直距離(約90到130奈米)。在一些實施例中,第二位元線14的一頂部與基底11之間的一垂直距離類似於第一位元線13與基底11之間的垂直距離,且在第二位元線14與接觸點16之間的高度比較在此不再重複。In some embodiments, contact points 16 are disposed on and in
為了易於描述,接觸點16從上到下分割成四個部分:一頂部161、一上部162、一下部163以及一底部164。頂部161連接到上部162,而上部162連接到下部163,且下部163連接到底部164。在一些實施例中,頂部161、上部162以及下部163設置在基底11上。在一些實施例中,底部164設置在基底11中。在一些實施例中,頂部161比下部163更寬。在一些實施例中,頂部161的一寬度W161大於下部163的一寬度W163。在一些實施例中,上部162的一寬度從頂部161縮減到下部163。在一些實施例中,上部161的寬度W161從接觸點16到上部162則維持固定不變。在一些實施例中,下部163的寬度W163從上部162到底部164維持固定不變。在一些實施例中,底部164朝向接觸點16在基底11內側的一底部而逐漸變細。在一些實施例中,接觸點16的配置更接近完美的T形。在一些實施例中,接觸點16並不具有上部162,且下部163直接連接到頂部161(圖未示)。在一些實施例中,接觸點16包括多晶矽。在一些實施例中,接觸點16包括摻雜多晶矽。For ease of description, the
在一些實施例中,在頂部161與第一位元線13之間的一水平距離小於下部163與第一位元線13之間的一水平距離。類似地,在一些實施例中,接觸點16的頂部161與第二位元線14之間的一水平距離小於接觸點16的下部163與第二位元線14之間的一水平距離。在一些實施例中,上部162與第一位元線13之間的一水平距離從上部162與頂部161的一連接點朝向上部162與下部163的一連接點逐漸增加。類似地,在一些實施例中,上部162與第二位元線14之間的一水平距離從上部162與頂部161的該連接點朝向上部162與下部163的該連接點逐漸增加。In some embodiments, a horizontal distance between the
在一些實施例中,介電層17共形地設置在第一位元線13、第二位元線14、基底11以及接觸點16的各側壁上。在一些實施例中,介電層17圍繞接觸點16之頂部161的一第一部分為實體接觸介電層17圍繞第一位元線13的一第四部分。在一些實施例中,介電層17圍繞接觸點16之下部163的一第三部分則與介電層17圍繞第一位元線13的該第四部分而分隔開。在一些實施例中,介電層17圍繞接觸點16之上部162的一第二部分可具有一頂點,該頂點接觸介電層17的該第四部分。在一些實施例中,該第二部分與該第四部分之間的一距離在從基底11縮減垂直距離的各位置處增加。In some embodiments, the
在一些實施例中,在介電層17的該第一部分與該第四部分間可能沒有邊界或是界面。在一些實施例中,介電層17為一氮化物層。在一些實施例中,介電層17包括氮化矽。在一些實施例中,介電層17的一厚度介於3到6奈米之間。In some embodiments, there may be no boundary or interface between the first portion and the fourth portion of the
在一些實施例中,介電層17圍繞接觸點16之頂部161的該第一部分為實體接觸介電層17圍繞第二位元線14的一第五部分。在一些實施例中,在介電層17圍繞接觸點16之上部162的該第二部分與介電層17圍繞第二位元線14的該第五部分之間的一距離則在從基底縮減垂直距離的位置處增加。在一些實施例中,介電層17的該第一部分與該第二部分(或是第二部分的一頂點)之間的該連接點可接觸介電層17的該第五部分。在一些實施例中,介電層17圍繞接觸點16之下部163的該第三部分與介電層17圍繞第二位元線14的該第五部分則分隔開。在一些實施例中,在介電層17的該第一部分與該第五部分之間可能沒有邊界或是界面。In some embodiments, the first portion of the
氣隙AG1被介電層17所密封。在一些實施例中,氣隙AG1由接觸點16、第一位元線13以及基底11所界定。更特別地,在一些實施例中,氣隙AG1由上部162、下部163、基底11以及第一位元線13的側壁所界定。在一些實施例中,氣隙AG1大部分設置在接觸點16的下部163與第一位元線13之間。在一些實施例中,氣隙AG1的一頂部與金屬層132的一頂部位在相同位面處。在一些實施例中,從基底11測量,則氣隙AG1大致上高於第一位元線13的金屬層132。換言之,在一些實施例中,氣隙AG1的該頂部與基底11之間的一垂直距離大於或等於第一位元線13之金屬層132的該頂部與基底11之間的垂直距離。在一些實施例中,金屬層132的該頂部與氣隙AG1的該頂部之間的一垂直距離介於0到10奈米之間。The air gap AG1 is sealed by the
氣隙AG2被介電層17所密封。在一些實施例中,氣隙AG2由接觸點16、第二位元線14以及基底11所界定。更特別地,在一些實施例中,氣隙AG2由上部162、下部163、基底11以及第二位元線14的側壁所界定。在一些實施例中,氣隙AG2大部分設置在接觸點16的下部163與第二位元線14之間。在一些實施例中,氣隙AG2的一頂部與金屬層142的一頂部位在相同位面處。在一些實施例中,氣隙AG2的該頂部與基底11之間的一垂直距離大致大於第二位元線14之金屬層142的該頂部與基底11之間的一垂直距離。換言之,在一些實施例中,氣隙AG2的該頂部與基底11之間的一垂直距離等於或大於第二位元線14之金屬層142的該頂部與基底11之間的垂直距離。在一些實施例中,金屬層142的該頂部與氣隙AG2的該頂部之間的一垂直距離介於0到10奈米之間。The air gap AG2 is sealed by the
在一些實施例中,半導體結構1還包括一接觸層18,設置在接觸點16上。在一些實施例中,接觸層18為一鈷層。在一些實施例中,接觸層18包括矽鈷。在一些實施例中,接觸層18被介電層17所圍繞。在一些實施例中,接觸層18完全與接觸點16重疊。在一些實施例中,接觸層18當作調整接觸點16的一電阻。In some embodiments, the
在一些實施例中,半導體結構1包括複數個接觸點16以及對應的複數個著陸墊20。在一些實施例中,半導體結構1包括複數個黏著層19,對應於複數個著陸墊20。在一些實施例中,為了避免該等著陸墊20的剝離,該等黏著層19用於提升著陸墊20與第一位元線13之間以及著陸墊20與第二位元線14之間的黏性之目的。為了易於描述,僅詳細討論如圖1所示電性連接到接觸點16的著陸墊20以及設置在接觸點16與著陸墊20之間的黏著層19。In some embodiments, the
在一些實施例中,黏著層19連續地設置在接觸點16與一相鄰的位元線(例如在如圖1所示之實施例中的第二位元線14)上。在一些實施例中,黏著層19接觸接觸層18、介電層17之該第一部分的一頂部以及介電層17之該第五部分的一部分。在一些實施例中,黏著層19接觸介電層17在第二位元線14上的一部分。在一些實施例中,黏著層19還接觸介電層17在第二位元線17之側壁上的一部分。In some embodiments, the
在一些實施例中,著陸墊20設置在黏著層19上。在一些實施例中,著陸墊20完全與黏著層19重疊。在一些實施例中,在如圖1的剖視圖中,著陸墊19覆蓋接觸點16的一完整上表面以及第二位元線14之一上表面的至少一部分。In some embodiments, the
圖2是流程示意圖,例示本揭露一些實施例之半導體結構2的製備方法M1,而半導體結構2類似於如圖1所示的半導體結構1。製備方法M1包括:(S11)形成一第一位元線以及一第二位元線在一基底上;(S12)形成一圖案化層在該第一位元線與該第二位元線之間;(S13)形成一共形層在該圖案化層上;(S14)形成一接觸點在該共形層上以及在該第一位元線與該第二位元線之間;(S15)移除該圖案化層以及該共形層;以及(S16)形成一氣隙在該接觸點與該第一位元線之間,或是在該接觸點與該第二位元線之間。在一些實施例中,半導體結構1依據製備方法M1而進行製造。FIG. 2 is a schematic flow diagram illustrating a method M1 for fabricating a
為了進一步說明本揭露的概念,以下提供各種實施例。為了清楚和簡單的目的,在不同的實施例中重複使用具有相同或相似功能的元件編號。然而,這樣的使用並非意旨在將本揭露限制到特定實施例或特定元件。此外,只要所使用的參數或條件不衝突,則在不同實施例中所描述的條件或參數可以組合或改良為具有不同實施例的組合。In order to further illustrate the concepts of the present disclosure, various examples are provided below. For purposes of clarity and simplicity, element numbers having the same or similar function are repeated in different embodiments. However, such usage is not intended to limit the disclosure to particular embodiments or particular elements. In addition, as long as the used parameters or conditions do not conflict, conditions or parameters described in different embodiments may be combined or improved to have a combination of different embodiments.
請參考圖3,依據本揭露的一些實施例以及製備方法M1的步驟S11,第一位元線13與第二位元線14形成在基底11上。在一些實施例中,第一位元線13與第二位元線14為相鄰設置。在一些實施例中,第一位元線13為一多層結構。在一些實施例中,第一位元線13包括依序堆疊在基底11上的一氮化物層131、一金屬層132以及一遮罩層133。在一些實施例中,第二位元線14與第一位元線13同時形成。在一些實施例中,第二位元線14類似於第一位元線13,並包括依據堆疊在基底11上的一氮化物層141、一金屬層142以及一遮罩層143。Please refer to FIG. 3 , according to some embodiments of the present disclosure and the step S11 of the manufacturing method M1 , the
金屬層132的一高度以及金屬層142的一高度可調整,並可依據不同裝置的不同世代而進行改變。在一些實施例中,金屬層132的高度可介於第一位元線13之一高度的15%到20%之間。類似地,在此實施例中,金屬層142的高度介於第二位元線14之一高度的15%到20%之間。然而,本揭露並不以此為限。在本文中並未限制第一位元線13與第二位元線14之堆疊材料的詳細配置,並可依據不同應用而進行調整。A height of the
在一些實施例中,步驟S11包括:(S111)執行一第一毯覆沉積(blanket deposition),以形成一毯覆氮化物層在基底11上;(S112)執行一第二毯覆沉積,以形成一毯覆金屬層在該毯覆氮化物層上;(S113)執行一第三毯覆沉積,以形成一毯覆遮罩層在該毯覆金屬層上;以及(S114)圖案化該毯覆氮化物層、該毯覆金屬層以及該毯覆遮罩層,以形成複數個位元線。應當理解,第一位元線13與第二位元線14為該複數個位元線的例子。本發明的該等半導體結構可包括兩個以上的位元線。In some embodiments, step S11 includes: (S111) performing a first blanket deposition (blanket deposition) to form a blanket nitride layer on the
在一些實施例中,製備方法M1還包括接收基底11。在一些實施例中,在第一位元線13與第二位元線14形成之前,基底11進行多個步驟。在一些實施例中,基底11包括一隔離部112,形成在一矽部111上。在一些實施例中,隔離部112的製作技術包括沉積一氮化物層。在一些實施例中,隔離部112提供該等位元線與矽部111之間的電性絕緣。在一些實施例中,矽部111包括來自先前處理的非均勻表面,且隔離部111接觸矽部111的該非均勻表面,並提供一平坦表面給製備方法M1的之後步驟。為了簡單描述,隔離部112並未在圖4到圖21中繪示。In some embodiments, the preparation method M1 further includes receiving the
請參考圖4,依據本揭露的一些實施例,製備方法M1還包括形成一間隙子層15。在一些實施例中,間隙子層15形成在基底11、第一位元線13以及第二位元線14上。在一些實施例中,間隙子層15共形於第一位元線13、第二位元線14以及基底11的一輪廓。在一些實施例中,間隙子層15的製作技術包括沉積一氮化物層。在一些實施例中,間隙子層15的一厚度介於1到3奈米之間。在一些實施例中,間隙子層15的製作技術包含一原子層沉積(ALD)。Please refer to FIG. 4 , according to some embodiments of the present disclosure, the manufacturing method M1 further includes forming a
請參考圖5到圖8,依據本揭露的一些實施例以及製備方法M1的步驟S12,一圖案化層O1'形成在第一位元線13與第二位元線14之間。圖案化層O1'覆蓋基底11並圍繞第一位元線13的一下部以及第二位元線14的一下部。在一些實施例中,步驟S12包括如圖5到圖8的多個步驟。在一些實施例中,步驟S12包括:(S121)形成一第一犧牲層O1在基底11、第一位元線13以及第二位元線14上;(S122)形成一光阻PR1在基底11上以覆蓋第一犧牲層O1;(S123)移除光阻PR1的一部分以及第一犧牲層O1的一部分,藉此暴露第一位元線13的一上部以及第二位元線14的一上部;以及(S124)移除光阻PR1的一餘留部分。Referring to FIG. 5 to FIG. 8 , according to some embodiments of the present disclosure and step S12 of the manufacturing method M1 , a patterned layer O1 ′ is formed between the
請參考圖5,依據本揭露的一些實施例以及製備方法M1之步驟S12的步驟S121,第一犧牲層O1共形地形成在基底11上。在一些實施例中,第一犧牲層O1的製作技術包括一共形沉積。在一些實施例中,第一犧牲層O1的製作技術包括一原子層沉積(ALD)。在一些實施例中,第一犧牲層O1共形地覆蓋基底11、第一位元線13以及第二位元線14。在一些實施例中,第一犧牲層O1具有一輪廓,其共形於間隙子層15。在一些實施例中,第一犧牲層O1為一介電層。在一些實施例中,第一犧牲層O1為一氧化物層。在一些實施例中,第一犧牲層O1包括氧化矽。在一些實施例中,第一犧牲層O1的一厚度大於或等於間隙子層15的厚度。在一些實施例中,第一犧牲層O1的厚度介於1到5奈米之間。Referring to FIG. 5 , according to some embodiments of the present disclosure and the step S121 of the step S12 of the manufacturing method M1 , the first sacrificial layer O1 is conformally formed on the
請參考圖6,依據本揭露的一些實施例以及製備方法M1之步驟S12的步驟S122,光阻PR1形成在基底11上並覆蓋第一犧牲層O1。光阻PR1用於界定圖案化層O1'的一高度,而圖案化層O1'是在之後的製程中所形成。在一些實施例中,光阻PR1可為其他類型的遮罩層或是保護層。Please refer to FIG. 6 , according to some embodiments of the present disclosure and the step S122 of the step S12 of the manufacturing method M1 , a photoresist PR1 is formed on the
請參考圖7到圖8,依據本揭露的一些實施例以及製備方法M1之步驟S12的步驟S123到S124,移除光阻PR1的一部分以及第一犧牲層O1的一部分,各該部分為圍繞第一位元線13的一上部13T以及第二位元線14的一上部14T,藉此形成圖案化層O1'。圖案化層O1'從第一犧牲層O1所形成,即在步驟S123之後所餘留之第一犧牲層O12的該部分。第一位元線13的上部13T以及第二位元線14的上部14T經由圖案化層O1'而暴露,而第一位元線13的一下部13B以及第二位元線14的一下部14B被圖案化層O1'所圍繞。在一些實施例中,第一位元線13的上部13T與下部13B之間的一第一邊界是由圖案化層O1'所界定;類似地,在第二位元線14的上部14T與下部14B之間的一第二邊界亦由圖案化層O1'所界定。在一些實施例中,第一邊界在金屬層132的一頂部處或是在金屬層132的該頂部上。在一些實施例中,第二邊界在金屬層142的一頂部處或是在金屬層142的該頂部上。Please refer to FIG. 7 to FIG. 8 , according to some embodiments of the present disclosure and steps S123 to S124 of step S12 of the manufacturing method M1, a part of the photoresist PR1 and a part of the first sacrificial layer O1 are removed, each of which is surrounding the first sacrificial layer. An
從基底11量測之圖案化層O1'的一高度HO1'是由光阻PR1所界定。如圖7所示,在步驟S123之後,光阻PR1具有從基底11量測的一高度HPR1,且高度HO1'與高度HPR1大致相等。在一些實施例中,圖案化層O1'的高度HO1'設計成相等於或大於金屬層132的一高度H132及/或金屬層142的一高度H142,其中高度H132與高度H142從基底11量測。在一些實施例中,圖案化層O1'的一厚度(其大致相等於第一犧牲層O1的厚度)用於界定氣隙AG1的一寬度以及氣隙AG2的一寬度,氣隙AG1與氣隙AG2是在之後的製程中形成。在一些實施例中,在步驟S123與S124期間,可消耗間隙子層15覆蓋第一位元線13與第二位元線14之各頂部的各部分。在一些實施例中,間隙子層15覆蓋第一位元線13與第二位元線14之各頂部的各部分變得更薄(圖未示)。在一些實施例中,在步驟S12的步驟S123及/或步驟S124之後,第一位元線13之遮罩層133的一頂部經由間隙子層15而暴露。在一些實施例中,在步驟S12的步驟S123及/或步驟S124之後,第二位元線14之遮罩層143的一頂部經由間隙子層15而暴露。A height HO1' of the patterned layer O1' measured from the
請參考圖9,依據本揭露的一些實施例以及製備方法M1的步驟S13,一共形層O2形成在基底11上。在其他實施例中的共形層O2可表示成一第二犧牲層。在一些實施例中,共形層O2的製作技術包括一毯覆沉積。在一些實施例中,共形層O2的製作技術包括一原子層沉積(ALD)。在一些實施例中,共形層O2覆蓋圖案化層O1'、第一位元線13的上部13T以及第二位元線14的上部14T。在一些實施例中,共形層O2為一介電層。在一些實施例中,共形層O2為一氧化物層。在一些實施例中,共形層O2包括與圖案化層O1'相同的材料。在一些實施例中,共形層O2的一厚度大於圖案化層O1'的厚度。在一些實施例中,共形層O2的厚度介於5到12奈米之間。在一些實施例中,共形層O2的厚度設計成介電層17之厚度的兩倍,而介電層17是在之後的製程中所形成。在一些實施例中,共形層O2接觸第一位元線13的遮罩層133或是第二位元線14的遮罩層143(圖未示)。Please refer to FIG. 9 , according to some embodiments of the present disclosure and step S13 of the manufacturing method M1 , a conformal layer O2 is formed on the
請參考圖10,依據本揭露的一些實施例,在步驟S13之後,製備方法M1還可包括暴露在第一位元線13與第二位元線14之間的基底11。在一些實施例中,移除共形層O2的各側向部分、圖案化層O1'在第一位元線13與第二位元線14之間的一側向部分,以及間隙子層15在第一位元線13與第二位元線14之間的一側向部分。在一些實施例中,移除共形層O2設置在基底11上、在第一位元線13的頂部上以及在第二位元線14的頂部上之各側向部分,藉此形成一蝕刻共形層O21。在一些實施例中,移除圖案化層O1'在經由蝕刻共形層O21而暴露之基底11上的該側向部分,藉此形成一蝕刻圖案化層O11。在一些實施例中,共形層O21與圖案化層O11一起可界定成一間隙子結構,其從基底11朝向第一位元線13的頂部及/或第二位元線14的頂部而逐漸變細。在一些實施例中,移除間隙子層15在經由共形層O21與圖案化層O11而暴露之基底11上的該側向部分,藉此形成一蝕刻間隙子層151。在一些實施例中,間隙子結構還包括間隙子層151。在一些實施例中,移除基底11經由共形層O21、圖案化層O11以及間隙子層151而暴露的一部分,以形成一凹陷RC在基底11中。在一些實施例中,在暴露基底11的步驟期間,第一位元線13的頂部以及第二位元線14的頂部可由一硬遮罩(圖未示)所保護,且留下間隙子層15覆蓋第一位元線13的頂部以及第二位元線14的頂部之該等部分。因此,在一些實施例中,圖案化遮罩151亦覆蓋第一位元線13的頂部以及第二位元線14的頂部。在一些實施例中,在暴露基底11的步驟期間,消耗間隙子層15覆蓋第一位元線13的頂部以及第二位元線14的頂部之該等部分,且在暴露基底11的步驟之後,暴露第一位元線13的頂部以及第二位元線14的頂部。Please refer to FIG. 10 , according to some embodiments of the present disclosure, after step S13 , the manufacturing method M1 may further include exposing the
在一些實施例中,共形層O21與圖案化層O11均包括氧化物,且其製作技術包括單一蝕刻製程。在一些實施例中,間隙子層151包括氮化物,且其製作技術包括另一個蝕刻製程。在一些實施例中,使用具有低氧化物對氮化物之選擇性的一蝕刻劑以藉由單一蝕刻製程而同時移除共形層O2、圖案化層O1'以及間隙子層15。在一些實施例中,藉由另一個蝕刻製程而執行基底11之該部分的移除。換言之,在一些實施例中,在藉由一不同蝕刻製程形成間隙子層151之後,執行凹陷RC的形成。In some embodiments, both the conformal layer O21 and the patterned layer O11 include oxide, and the fabrication technique includes a single etching process. In some embodiments, the
請參考圖11到圖12,依據本揭露的一些實施例以及製備方法的步驟S14,接觸點16形成在共形層O21上以及在第一位元線13與第二位元線14之間。為了電性連接到基底11,接觸點16形成在凹陷RC中。Referring to FIG. 11 to FIG. 12 , according to some embodiments of the present disclosure and step S14 of the manufacturing method, the
在一些實施例中,製備方法M1的步驟S14包括:形成一接觸點材料層16'以填滿凹陷RC並覆蓋第一位元線13與第二位元線14;以及移除接觸點材料層16'的一部分以形成接觸點16。在一些實施例中,接觸點材料層16'包括摻雜多晶矽。在一些實施例中,執行一回蝕製程以移除接觸點材料層16'的該部分。In some embodiments, the step S14 of the manufacturing method M1 includes: forming a contact point material layer 16' to fill the recess RC and cover the
如圖12所示,接觸點16形成在凹陷RC中,以及在第一位元線13與第二位元線14之間。在一些實施例中,接觸點16在基底11上的一高度H16大於圖案化層O1'在基底11上的高度HO1'(或是圖案化層O11,因為圖案化層O11的一高度等於高度HO1',為了易於描述,高度HO1'亦代表圖案化層O11的高度)。在一些實施例中,接觸點16的高度H16大於高度HO1'(約5到35奈米之間),其在一些實施例中,接觸點16的高度H16小於第一位元線13的一高度H13及/或第二位元線14的一高度H14。在一些實施例中,接觸點16的高度H16小於第一位元線13的高度H13(約90到130奈米之間)。在一些實施例中,第一位元線13的高度H13大致等於第二位元線14的高度H14。As shown in FIG. 12 , a
接觸點16的一輪廓是由共形層O21與圖案化層O11所界定。因此,接觸點16朝向基底11逐漸變細。接觸點16包括一頂部161、一上部162、一下部163以及一底部164。頂部161的一寬度W161由圍繞第一位元線13的上部13T以及第二位元線14的上部14T之共形層O21所界定。下部163的一寬度W163是由圍繞圍繞第一位元線13的下部13B以及第二位元線14的下部14B之共形層O21與圖案化層O11所界定。因此,頂部161的寬度W161大於下部163的寬度W163。頂部161與下部163藉由上部162而連接。上部162的一寬度W162在距基底11的垂直距離縮減的位置處從寬度W161逐漸縮減到寬度W163。應當理解,寬度W162描繪在圖12中的上部162的一中間處,其僅為了說明的目的。接觸點16的底部164連接到下部163並設置在基底11中,同時頂部161、上部162以及下部163均設置在基底11上。A contour of the
請參考圖13,依據本揭露的一些實施例以及製備方法M1的步驟S15,移除圖案化層O11與共形層O21。在一些實施例中,執行一濕蝕科製程以移除圖案化層O11及/或共形層O21。在一些實施例中,藉由一個蝕刻製程而同時移除圖案化層O11與共形層O21。Referring to FIG. 13 , according to some embodiments of the present disclosure and step S15 of the manufacturing method M1 , the patterned layer O11 and the conformal layer O21 are removed. In some embodiments, a wet etch process is performed to remove the patterned layer O11 and/or the conformal layer O21. In some embodiments, the patterned layer O11 and the conformal layer O21 are simultaneously removed by an etching process.
在接觸點16的頂部161與第一位元線13之間的一距離D31小於接觸點16的下部163與第一位元線13之間的一距離D33。在接觸點16的頂部161與第二位元線14之間的一距離D41小於接觸點16的下部163與第二位元線14之間的一距離D43。如圖12所示,距離D31與距離D41均由共形層O21所界定,因此距離D31與距離D41大致相等,且各自大致相等於共形層O21的厚度。類似地,如圖12所示,距離D33與距離D43均由共形層O21與圖案化層O11所界定,因此距離D33與距離D43大致相等。距離D33與距離D43各自大致等於一總厚度,而該總厚度等於共形層O21的厚度與圖案化層O11的厚度之一總和。在上部162與第一位元線13之間的一距離D32在距基底11的垂直距離縮減的位置處逐漸增大。距離D32從距離D31增加到距離D33。在上部162與第二位元線14之間的一距離D42在距基底11的垂直距離縮減的位置處逐漸增大。距離D42從距離D41增加到距離D43。A distance D31 between the top 161 of the
在一些實施例中,當圖案化層O11的高度HO1'等於金屬層132的高度H132時,在上部162與下部163之間的一連接點在基底11上方與第一位元線13之金屬層132的頂部大致位在一相同位面。在一些實施例中,當高度HO1'大於高度H132時,在上部162與下部163之間的連接點高於(例如距基底11的一垂直距離大於)第一位元線13的金屬層132。類似地,在一些實施例中,當圖案化層O11的高度HO1'等於金屬層142的高度H142時,上部162與下部163之間的連接點在基底11上方與第二位元線14之金屬層142的頂部大致位於一相同位面。在一些實施例中,當高度HO1'大於高度H142時,上部162與下部163之間的連接點高於(例如距基底11的一垂直距離大於)第二位元線14的金屬層142。In some embodiments, when the height HO1' of the patterned layer O11 is equal to the height H132 of the
請參考圖14,依據本揭露的一些實施例以及製備方法M1的步驟S16,氣隙AG1形成在接觸點16與第一位元線13之間,且氣隙AG2形成在接觸點16與第二位元線14之間。在步驟S16中,介電層17共形地形成在第一位元線13、第二位元線14以及接觸點16上。在一些實施例中,介電層17包括氮化矽。介電層17密封在上部161與第一位元線13之間的空間,以及上部161與第二位元線14之間的空間。藉此,氣隙AG1與氣隙AG2分別形成在接觸點16與第一位元線13之間以及在接觸點16與第二位元線14之間。在一些實施例中,介電層17填滿在上部161與第一位元線13之間的空間,且藉此界定氣隙AG1。在一些實施例中,介電層17填滿在上部161與第二位元線14之間的空間,且藉此界定氣隙AG2。Please refer to FIG. 14 , according to some embodiments of the present disclosure and step S16 of the manufacturing method M1, the air gap AG1 is formed between the
為了密封氣隙AG1與氣隙AG2,介電層17的一厚度設計為至少為共形層O2之厚度的一半。在一較佳實施例中,介電層17的厚度大致為共形層O2之厚度的一半。氣隙AG1的一寬度W1與氣隙AG2的一厚度W2是由圖案化層O1'的厚度所界定。在一些實施例中,氣隙AG1的寬度W1大致等於圖案化層O1'的厚度。在一些實施例中,氣隙AG2的厚度W2大致等於圖案化層O1'的厚度。換言之,距離D31與距離D33之間的差大致等於氣隙AG1的寬度W1;而距離D41與距離D43之間差大致等於氣隙AG2的寬度W2。氣隙AG1的一高度H1以及氣隙AG2的一高度H2是由圖案化層O1'的高度HO1'所界定。在一些實施例中,氣隙AG1的高度H1大致等於或大於圖案化層O1'的高度HO1'。在一些實施例中,氣隙AG1的高度H1大致大於第一位元線13之金屬層132的高度H132。在一些實施例中,高度H1與高度H132之間的差大致大於或等於共形層O2的一厚度。在一些實施例中,高度H2與高度H142之間的差大致大於或等於接觸點16之上部162的高度(其在頂部161與下部163之間的一垂直距離)。在一些實施例中,氣隙AG2的高度H2大致等於或大於圖案化層O1'的高度HO1'。在一些實施例中,氣隙AG2的高度H2大致大於第二位元線14之金屬層142的高度H142。在一些實施例中,高度H2與高度H142之間的差大致等於共形層O2的一厚度。在一些實施例中,高度H2與高度H142之間的差大致等於接觸點16之上部162的高度(其在頂部161與下部163之間的一垂直距離)。在一些實施例中,合併介電層17圍繞上部161的該部分以及介電層17圍繞第一位元線13的該部分,且在該兩個位置之間沒有邊界。類似地,在一些實施例中,合併介電層17圍繞上部161的該部分以及介電層17圍繞第二位元線14的該部分,且在該兩個位置之間沒有邊界。In order to seal the air gaps AG1 and AG2 , a thickness of the
請參考圖15,依據本揭露的一些實施例,製備方法M1還包括:暴露接觸點16。在一些實施例中,移除介電層17在接觸點16上的一部分。在一些實施例中,在移除之前,介電層17的該部分實體連接接觸點16。在一些實施例中,執行一乾蝕刻製程以移除介電層17的該部分。在一些實施例中,一硬遮罩(圖未示)形成在第一位元線13與第二位元線14上,以界定介電層17被移除的該部分。在一些實施例中,在乾蝕刻製程期間,亦移除介電層17在第一位元線13之頂部上以及在第二位元線14之頂部上的該等部分。在一些實施例中,由於該蝕刻製程的特性,所以介電層17在乾蝕刻製程之後的剩餘部分具有圓形角落(或是一間隙子輪廓)。Please refer to FIG. 15 , according to some embodiments of the present disclosure, the manufacturing method M1 further includes: exposing the
請參考圖16,依據本揭露的一些實施例,製備方法M1還包括:形成一接觸層18在接觸點16上;形成一黏著層19'在接觸點16、第一位元線13以及第二位元線14上。在一些實施例中,接觸層18包括金屬元素。在一些實施例中,接觸層18包括矽鈷。在一些實施例中,接觸層18僅形成在接觸點16上。在一些實施例中,接觸層18被介電層17延伸在接觸點16之上部161上的一部分所圍繞。在一些實施例中,接觸層18可用於調整接觸點16的電阻。在一些實施例中,黏著層19'用於提供在多個著陸墊(在之後的製程中所形成)以及多個位元線(例如第一位元線13與第二位元線14)之間的黏性。在一些實施例中,黏著層19'包括金屬氮化物。在一些實施例中,黏著層19'包括至少一個氮化鈦。Please refer to FIG. 16, according to some embodiments of the present disclosure, the manufacturing method M1 further includes: forming a
請參考圖17到圖18,依據本揭露的一些實施例,製備方法M1還包括:形成一著陸墊20在接觸點16上。藉此形成如圖18所示的半導體結構2。Please refer to FIG. 17 to FIG. 18 , according to some embodiments of the present disclosure, the manufacturing method M1 further includes: forming a
在一些實施例中,著陸墊20的形成包括:形成一焊墊層20'在黏著層19'上;以及移除焊墊層20'的一部分。在一些實施例中,焊墊層20'的製作技術包括一毯覆沉積。在一些實施例中,藉由一蝕刻製程移除焊墊層20'的該部分,並形成一或多個著陸墊20。在一些實施例中,該等著陸墊20的一輪廓是由形成在焊墊層20'上的一圖案所界定。在一些實施例中,黏著層19'的一部分藉由相同的蝕刻製程而與焊墊層20'的該部分一起被移除。在一些實施例中,複數個黏著層19與複數個著陸墊20同時形成。為了易於描述,在接下來的描述中僅描述設置在接觸點16上以及電性連接到接觸點16的黏著層19以及著陸墊20。在一些實施例中,著陸墊20共形於接觸點16以及一鄰近的位元線(例如半導體結構2的第二位元線14)。在一些實施例中,黏著層19共形地設置在著陸墊20與接觸點16之間,以及在著陸墊20與第二位元線14之間。在一些實施例中,如圖1的半導體結構1所示,由於蝕刻製程,所以著陸墊20具有圓形角落。In some embodiments, forming the
圖19是剖視示意圖,例示本揭露一些實施例的半導體結構3。如上所述,在一些實施例中,在製備方法M1的執行期間,消耗間隙子層15在第一位元線13的頂部上以及在第二位元線14的頂部上之該等部分。半導體結構3按照製備方法M1製造,並具有類似於半導體結構1的結構,但第一位元線13的頂部與第二位元線14的頂部經由間隙子層151而暴露。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view illustrating a
圖20到圖21是剖視示意圖,例示本揭露一些實施例在製備半導體結構4中的各中間階段。20 to 21 are schematic cross-sectional views illustrating various intermediate stages in the fabrication of the
如上所述,在一些實施例中,基底11包括複數個凹陷,設置在矽部111的上表面上。請參考圖20,在一些實施例中,基底11還包括一位元線接觸點113以及一隔離部114。在一些實施例中,圍繞位元線接觸點113的一凹陷在步驟S11之後所形成。在一些實施例中,該凹陷在步驟S114期間與第一位元線13以及第二位元線14同時形成。在一些實施例中,位元線接觸點113提供電性連接給在基底11中的一電晶體。在一些實施例中,在步驟S11之後,形成隔離部114並填滿該凹陷。在一些實施例中,半導體結構4包括一第三位元線12,設置在第一位元線13與第二位元線14之間。在一些實施例中,半導體結構4依據製備方法M1進行製造,且第三位元線12則是在步驟S11中與第一位元線13及第二位元線14同時形成。在一些實施例中,第三位元線12對準位元線接觸點113。然後,在圖20的中間結構上執行製備方法M1的步驟S12到S16,以形成如圖21所示的半導體結構5,且在文中省略其重複描述。在一些實施例中,從頂視圖來看,兩個接觸點16設置在主動區之兩端的兩個邊緣處。在一些實施例中,從頂視圖來看,位元線接觸點113設置在主動區的一中心區域處或是一中心處。應當理解,隔離部112亦可包括在半導體結構4的基底11中,但為了易於描述而沒有在圖20與圖21中描繪出。在一些實施例中,第三位元線12接觸位元線接觸點113而在其間沒有隔離部112。在一些實施例中,隔離部112的一材料以及隔離部114的一材料可為相同。As mentioned above, in some embodiments, the
本揭露之一實施例提供一種半導體結構的製備方法。該製備方法包括形成一第一位元線以及一第二位元線在一基底上;形成一圖案化層在該第一位元線與該第二位元線之間,其中該圖案化層覆蓋該基底並圍繞該第一位元線的一下部以及該第二位元線的一下部;形成一共形層在該圖案化層上;形成一接觸點在該共形層上以及在該第一位元線與該第二位元線之間,其中在該接觸點的一頂部與該基底之間的一垂直距離大於在該圖案化層的一頂部與該基底之間的一垂直距離;移除該圖案化層與該共形層;以及形成一氣隙在該接觸點與該第一位元線之間,或是在該接觸點與該第二位元線之間,其中該氣隙被一介電層所密封。An embodiment of the present disclosure provides a method for fabricating a semiconductor structure. The manufacturing method includes forming a first bit line and a second bit line on a substrate; forming a patterned layer between the first bit line and the second bit line, wherein the patterned layer covering the substrate and surrounding a lower portion of the first bit line and a lower portion of the second bit line; forming a conformal layer on the patterned layer; forming a contact on the conformal layer and on the second bit line between a bit line and the second bit line, wherein a vertical distance between a top of the contact and the base is greater than a vertical distance between a top of the patterned layer and the base; removing the patterned layer and the conformal layer; and forming an air gap between the contact and the first bit line, or between the contact and the second bit line, wherein the air gap sealed by a dielectric layer.
本揭露之另一實施例提供一種半導體結構的製備方法。該製備方法包括形成一位元線在一基底上;形成一第一介電層在該基底上,並圍繞該位元線的一下部;形成一第二介電層在該基底與該第一介電層上;形成一接觸點在該第二介電層上,其中在該接觸點的一頂部與該基底之間的一垂直距離大於在該第一介電層的一頂部與該基底之間的一垂直距離;移除該第一介電層與該第二介電層;以及共形地形成一第三介電層在該位元線、該基底以及該接觸點上,藉此形成一氣隙在該接觸點與該位元線之間。Another embodiment of the disclosure provides a method for fabricating a semiconductor structure. The manufacturing method includes forming a bit line on a base; forming a first dielectric layer on the base and surrounding a lower part of the bit line; forming a second dielectric layer on the base and the first On the dielectric layer; forming a contact point on the second dielectric layer, wherein a vertical distance between a top of the contact point and the base is greater than that between a top of the first dielectric layer and the base a vertical distance between; remove the first dielectric layer and the second dielectric layer; and conformally form a third dielectric layer on the bit line, the substrate and the contact, thereby forming An air gap is between the contact and the bit line.
本揭露之另一實施例提供一種半導體結構。該半導體結構包括一第一位元線,設置在一基底上;一接觸點,鄰近設置在該基底上的該第一位元線設置,其中在該接觸點的一上部與該第一位元線之間的一第一距離小於該接觸點的一下部與該第一位元線之間的一第二距離;一介電層,共形地設置在該第一位元線、該基底以及該接觸點上;以及一第一氣隙,被該介電層所密封,並且被該第一位元線、該基底以及該接觸點所界定。Another embodiment of the present disclosure provides a semiconductor structure. The semiconductor structure includes a first bit line disposed on a substrate; a contact point adjacent to the first bit line disposed on the substrate, wherein an upper portion of the contact point is connected to the first bit line a first distance between the lines is less than a second distance between the lower portion of the contact point and the first bit line; a dielectric layer conformally disposed on the first bit line, the substrate and on the contact; and a first air gap sealed by the dielectric layer and bounded by the first bit line, the substrate and the contact.
總之,本申請揭露一種半導體結構以及該半導體結構的製備方法。該製備法包括形成兩個犧牲層以界定在一接觸點與一位元線之間的一氣隙。一氮化物-氧化物-氮化物的夾心結構則被兩個犧牲層所取代,且由於在一氮化物密封製程中重新填滿氮化物,所以可避免氣隙的尺寸縮減。可更好的控制本身請之氣隙的一寬度與一高度。In conclusion, the present application discloses a semiconductor structure and a method for preparing the semiconductor structure. The fabrication method includes forming two sacrificial layers to define an air gap between a contact and a bit line. The nitride-oxide-nitride sandwich structure is replaced by two sacrificial layers, and since the nitride is refilled during the nitride sealing process, the size reduction of the air gap is avoided. The width and height of the air gap can be better controlled.
雖然已詳述本揭露及其優點,然而應理解可進行各種變化、取代與替代而不脫離申請專利範圍所定義之本揭露的精神與範圍。例如,可用不同的方法實施上述的許多製程,並且以其他製程或其組合替代上述的許多製程。Although the present disclosure and its advantages have been described in detail, it should be understood that various changes, substitutions and substitutions can be made without departing from the spirit and scope of the present disclosure as defined by the claims. For example, many of the processes described above can be performed in different ways and replaced by other processes or combinations thereof.
再者,本申請案的範圍並不受限於說明書中所述之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法與步驟之特定實施例。該技藝之技術人士可自本揭露的揭示內容理解可根據本揭露而使用與本文所述之對應實施例具有相同功能或是達到實質上相同結果之現存或是未來發展之製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟。據此,此等製程、機械、製造、物質組成物、手段、方法、或步驟包含於本申請案之申請專利範圍內。Furthermore, the scope of the present application is not limited to the specific embodiments of the process, machine, manufacture, composition of matter, means, methods and steps described in the specification. Those skilled in the art can understand from the disclosure content of this disclosure that existing or future developed processes, machinery, manufacturing, A composition of matter, means, method, or step. Accordingly, such process, machinery, manufacture, material composition, means, method, or steps are included in the patent scope of this application.
1:半導體結構 2:半導體結構 3:半導體結構 4:半導體結構 5:半導體結構 11:基底 12:第三位元線 13:第一位元線 13B:下部 13T:上部 14:第二位元線 14B:下部 14T:上部 15:間隙子層 16:接觸點 16':接觸點材料層 17:介電層 18:接觸層 19:黏著層 19':黏著層 20:著陸墊 20':焊墊層 111:矽部 112:隔離部 113:位元線接觸點 114:隔離部 131:氮化物層 132:金屬層 133:遮罩層 141:氮化物層 142:金屬層 143:遮罩層 151:蝕刻間隙子層 161:頂部 162:上部 163:下部 164:底部 AG1:氣隙 AG2:氣隙 D31:距離 D32:距離 D33:距離 D41:距離 D42:距離 D43:距離 H1:高度 H13:高度 H132:高度 H14:高度 H142:高度 H16:高度 H2:高度 HO1':高度 HPR1:高度 M1:製備方法 O1:第一犧牲層 O1':圖案化層 O11:蝕刻圖案化層 O2:共形層 O21:蝕刻共形層 PR1:光阻 RC:凹陷 S11:步驟 S12:步驟 S13:步驟 S14:步驟 S15:步驟 S16:步驟 W1:寬度 W161:寬度 W162:寬度 W163:寬度 W2:寬度 1: Semiconductor structure 2: Semiconductor structure 3: Semiconductor structure 4: Semiconductor structure 5: Semiconductor structure 11: Base 12: The third bit line 13: The first bit line 13B: lower part 13T: upper part 14: Second bit line 14B: lower part 14T: upper part 15:Interstitial sublayer 16: Touchpoints 16': contact point material layer 17: Dielectric layer 18: Contact layer 19: Adhesive layer 19': Adhesive layer 20: Landing Pad 20': pad layer 111: Silicon department 112: Isolation Department 113: bit line contact point 114: Isolation Department 131: Nitride layer 132: metal layer 133: mask layer 141: Nitride layer 142: metal layer 143: mask layer 151: Etching the gap sublayer 161: top 162: upper part 163: lower part 164: bottom AG1: air gap AG2: air gap D31: Distance D32: Distance D33: Distance D41: Distance D42: Distance D43: Distance H1: height H13: Height H132: Height H14: height H142: Height H16: height H2: height HO1': Height HPR1: height M1: Preparation method O1: first sacrificial layer O1': patterned layer O11: Etching the patterned layer O2: conformal layer O21: Etching the conformal layer PR1: photoresist RC: concave S11: step S12: step S13: step S14: step S15: step S16: step W1: width W161: Width W162: Width W163: Width W2: width
參閱實施方式與申請專利範圍合併考量圖式時,可得以更全面了解本申請案之揭示內容,圖式中相同的元件符號指相同的元件。 圖1是剖視示意圖,例示本揭露一些實施例的半導體結構。 圖2是流程示意圖,例示本揭露一些實施例之半導體結構的製備方法。 圖3到圖18是剖視示意圖,例示本揭露一些實施例在製備半導體結構中的各中間階段。 圖19是剖視示意圖,例示本揭露一些實施例的半導體結構。 圖20到圖21是剖視示意圖,例示本揭露一些實施例在製備半導體結構中的各中間階段。 The disclosure content of the present application can be understood more fully when the drawings are considered together with the embodiments and the patent scope of the application. The same reference numerals in the drawings refer to the same components. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor structure of some embodiments of the present disclosure. FIG. 2 is a schematic flow diagram illustrating a method for fabricating a semiconductor structure according to some embodiments of the present disclosure. 3 to 18 are schematic cross-sectional views illustrating intermediate stages in the fabrication of semiconductor structures according to some embodiments of the present disclosure. FIG. 19 is a schematic cross-sectional view illustrating a semiconductor structure of some embodiments of the present disclosure. 20 to 21 are schematic cross-sectional views illustrating intermediate stages in the fabrication of semiconductor structures according to some embodiments of the present disclosure.
1:半導體結構 1: Semiconductor structure
11:基底 11: Base
13:第一位元線 13: The first bit line
14:第二位元線 14: Second bit line
15:間隙子層 15:Interstitial sublayer
16:接觸點 16: Touchpoints
17:介電層 17: Dielectric layer
18:接觸層 18: Contact layer
19:黏著層 19: Adhesive layer
20:著陸墊 20: Landing Pad
111:矽部 111: Silicon department
112:隔離部 112: Isolation Department
131:氮化物層 131: Nitride layer
132:金屬層 132: metal layer
133:遮罩層 133: mask layer
141:氮化物層 141: Nitride layer
142:金屬層 142: metal layer
143:遮罩層 143: mask layer
161:頂部 161: top
162:上部 162: upper part
163:下部 163: lower part
164:底部 164: bottom
AG1:氣隙 AG1: air gap
AG2:氣隙 AG2: air gap
W161:寬度 W161: Width
W163:寬度 W163: Width
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