半导体结构及其形成方法与流程

专利检索2025-02-04  2


本公开实施例涉及半导体领域,特别涉及一种半导体结构及其形成方法。


背景技术:

1、动态随机存储器(dynamic random access memory,dram),是一种高速地、随机地写入和读取数据的半导体存储器,被广泛地应用到数据存储设备或装置中。

2、动态随机存储器包括多个重复的存储单元,每个存储单元通常包括电容器和晶体管,晶体管的栅极与字线(word line,wl)相连、漏极与位线相连、源极与电容器相连。字线上的电压信号能够控制晶体管的打开或关闭,进而通过位线读取存储在电容器中的数据信息,或者通过位线将数据信息写入到电容器中进行存储。

3、然而,随着动态随机存储器的集成密度朝着更高的方向发展,对动态随机存储器阵列结构中晶体管的制造方式也产生了更高的要求,晶体管的制造方式可能影响半导体结构的性能。


技术实现思路

1、本公开实施例提供一种半导体结构及其形成方法,至少有利于提高半导体结构的性能。

2、根据本公开一些实施例,本公开实施例一方面提供一种半导体结构的形成方法,包括:提供基底以及位于所述基底上间隔排布的叠层结构,所述叠层结构包括沿第一方向间隔排布的第一半导体层,所述第一半导体层包括沟道区以及位于所述沟道区两侧的牺牲区,所述第一半导体层的两个所述牺牲区沿第二方向排布;去除所述牺牲区的所述第一半导体层,以形成凹槽;形成填充所述凹槽的第二半导体层,所述第二半导体层内掺杂有掺杂离子,且所述第二半导体层与剩余的所述第一半导体层相接触。

3、根据本公开另一些实施例,形成填充所述凹槽的所述第二半导体层包括:采用选择性外延工艺于所述沟道区的所述第一半导体层在所述第二方向上的侧面形成所述第二半导体层,且在形成所述第二半导体层的工艺步骤中进行所述掺杂离子的原位掺杂。

4、根据本公开另一些实施例,所述沟道区的所述第一半导体层内掺杂有第一掺杂离子,且所述第二半导体层掺杂有第一掺杂离子,所述第二半导体层中第一掺杂离子的浓度大于所述第一半导体层中第一掺杂离子的浓度;或者,所述沟道区的所述第一半导体层内掺杂有第一掺杂离子,所述第二半导体层掺杂有第二掺杂离子。

5、根据本公开另一些实施例,形成所述第二半导体层的工艺气体包括硅源气体、锗源气体以及硼源气体;或者,形成所述第二半导体层的工艺气体包括硅源气体以及磷源气体。

6、根据本公开另一些实施例,所述第一方向为垂直于所述基底表面的方向,所述第二方向为平行于所述基底表面的方向。

7、根据本公开另一些实施例,形成所述第二半导体层后,还包括:形成沿第三方向延伸且间隔排布的字线结构,所述字线结构环绕沿所述第三方向排布的所述沟道区的所述第一半导体层。

8、根据本公开另一些实施例,所述第三方向与所述第一方向相同,所述叠层结构包括沿第一方向交替排布的第一半导体层以及介质层,所述方法还包括:形成间隔排布且沿所述第三方向延伸的牺牲层,所述牺牲层覆盖所述沟道区的所述第一半导体层的侧面,且所述牺牲层位于沿所述第三方向排布的相邻的所述沟道区的所述第一半导体层之间;形成支撑层,所述支撑层位于相邻所述叠层结构之间,所述支撑层覆盖所述牺牲层的侧面以及所述牺牲区的所述第一半导体层的侧面;形成所述字线结构包括:去除所述牺牲层及所述叠层结构中所述沟道区的所述第一半导体层之间的所述介质层,以形成第一空隙,所述第一空隙露出所述沟道区的所述第一半导体层沿所述第二方向延伸的侧面;在所述第一空隙内形成所述字线结构。

9、根据本公开另一些实施例,提供包括所述第一半导体层的所述叠层结构包括:提供所述基底;在所述基底上形成间隔排布的初始叠层结构,所述初始叠层结构包括沿所述第一方向交替排布的初始第一半导体层以及介质层,所述初始叠层结构之间具有沟槽,所述沟槽露出所述初始第一半导体层的侧面;通过所述沟槽对所述初始第一半导体层进行掺杂处理,以形成沿所述第一方向排布的所述第一半导体层。

10、根据本公开另一些实施例,形成间隔排布且沿所述第三方向延伸的牺牲层,包括:在所述沟槽中填充初始牺牲层;图形化所述初始牺牲层,以形成沿所述牺牲层。

11、根据本公开另一些实施例,去除所述牺牲区的所述第一半导体层,以形成凹槽之前,还包括:去除所述叠层结构中所述牺牲区的所述第一半导体层之间的所述介质层,以形成第二空隙,所述第二空隙露出所述牺牲区的所述第一半导体层沿所述第二方向延伸的侧面;在所述第二空隙内形成隔离层。

12、根据本公开另一些实施例,所述第三方向与所述叠层结构的排布方向相同,所述方法还包括:形成间隔排布且沿所述第三方向延伸的牺牲层,所述牺牲层环绕所述沟道区的所述第一半导体层的侧面;形成支撑层,所述支撑层位于环绕不同层所述第一半导体层的牺牲层之间;形成所述字线结构包括:去除所述牺牲层,以形成第三空隙,所述第三空隙露出所述沟道区的所述第一半导体层沿所述第二方向延伸的侧面;在所述第三空隙内形成所述字线结构。

13、根据本公开另一些实施例,形成所述牺牲层前,提供包括所述第一半导体层的所述叠层结构包括提供所述基底;在所述基底上形成间隔排布的初始叠层结构,所述初始叠层结构包括沿所述第一方向交替排布的初始第一半导体层以及介质层,所述初始叠层结构之间具有沟槽,所述沟槽露出所述初始第一半导体层的侧面;通过所述沟槽对所述初始第一半导体层进行掺杂处理,以形成沿所述第一方向排布的所述第一半导体层;去除所述沟道区的所述第一半导体层之间的介质层,以形成所述牺牲层。

14、根据本公开另一些实施例,去除所述沟道区的所述第一半导体层之间的所述介质层之前,所述方法还包括:去除所述叠层结构中所述牺牲区的所述第一半导体层之间的所述介质层,以形成第四空隙,所述第四空隙露出所述牺牲区的所述第一半导体层沿所述第二方向延伸的侧面;在所述第四空隙内形成隔离层。

15、根据本公开一些实施例,本公开实施例另一方面还提供一种半导体结构,包括:基底;位于所述基底上间隔排布的堆叠结构,所述堆叠结构包括沿第一方向间隔排布的半导体层,所述半导体层包括第一半导体层以及位于所述第一半导体层两侧的第二半导体层,所述半导体层中的两个所述第二半导体层沿第二方向排布,所述第二半导体层内掺杂有掺杂离子;沿第三方向延伸且间隔排布的支撑层,所述支撑层位于相邻所述堆叠结构之间;隔离层,所述隔离层位于所述第二半导体层之间。

16、根据本公开另一些实施例,还包括:沿第三方向延伸且间隔排布的字线结构,所述字线结构环绕沿所述第三方向排布的所述第一半导体层。

17、根据本公开另一些实施例,所述第一半导体层内掺杂有第一掺杂离子,且所述第二半导体层掺杂有第一掺杂离子,所述第二半导体层中第一掺杂离子的浓度大于所述第一半导体层中第一掺杂离子的浓度;或者,所述第一半导体层内掺杂有第一掺杂离子,所述第二半导体层掺杂有第二掺杂离子。

18、根据本公开另一些实施例,所述第三方向与所述第一方向相同;沿所述堆叠结构的排布方向上,所述支撑层位于相邻所述字线结构之间,且所述支撑层位于所述第二半导体层之间;沿所述第一方向上,所述隔离层位于所述第二半导体层之间。

19、根据本公开另一些实施例,所述第三方向与所述堆叠结构的排布方向相同;沿所述第一方向上,所述支撑层位于相邻所述字线结构之间,且所述隔离层位于所述第二半导体之间;沿所述堆叠结构的排布方向上,所述隔离层还位于所述堆叠结构之间。

20、本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点:

21、本公开实施例提供的半导体结构的形成方法中,首先提供基底以及位于基底上间隔排布的叠层结构,叠层结构包括沿第一方向间隔排布的第一半导体层,第一半导体层包括沟道区以及位于沟道区两侧的牺牲区,第一半导体层的两个牺牲区沿第二方向排布,接着,去除牺牲区的第一半导体层以形成凹槽,再形成填充凹槽的第二半导体层,第二半导体层内掺杂有掺杂离子,并且,第二半导体层与剩余的第一半导体层相接触。其中,第二半导体层为源漏区,第一半导体层为沟道。如此,在凹槽内直接形成掺杂离子后的第二半导体层,能够避免对已经形成的半导体层进行掺杂形成第二半导体层,有利于降低源漏区的制造难度。在叠层结构中,多个半导体层层叠放置且上下层半导体层之间具有较厚的介电膜,如果采用传统的形成源漏区的方式,先形成完整成型的有源区,再对有源区中位于源漏区的半导体层进行掺杂处理,以形成源漏区的第二半导体层,由于介电膜的影响,注入的掺杂离子很难掺杂进每一层半导体层中,导致整个半导体结构的性能不佳。因此,本公开实施例直接在凹槽中形成掺杂后的第二半导体层还有利于提高半导体结构的性能。


技术特征:

1.一种半导体结构的形成方法,其特征在于,包括:

2.根据权利要求1所述半导体结构的形成方法,其特征在于,形成填充所述凹槽的所述第二半导体层包括:采用选择性外延工艺于所述沟道区的所述第一半导体层在所述第二方向上的侧面形成所述第二半导体层,且在形成所述第二半导体层的工艺步骤中进行所述掺杂离子的原位掺杂。

3.根据权利要求2所述半导体结构的形成方法,其特征在于,所述沟道区的所述第一半导体层内掺杂有第一掺杂离子,且所述第二半导体层掺杂有第一掺杂离子,所述第二半导体层中第一掺杂离子的浓度大于所述第一半导体层中第一掺杂离子的浓度;或者,

4.根据权利要求2所述半导体结构的形成方法,其特征在于,形成所述第二半导体层的工艺气体包括硅源气体、锗源气体以及硼源气体;或者,形成所述第二半导体层的工艺气体包括硅源气体以及磷源气体。

5.根据权利要求1所述半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第一方向为垂直于所述基底表面的方向,所述第二方向为平行于所述基底表面的方向。

6.根据权利要求1所述半导体结构的形成方法,其特征在于,形成所述第二半导体层后,还包括:

7.根据权利要求6所述半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第三方向与所述第一方向相同,所述叠层结构包括沿第一方向交替排布的第一半导体层以及介质层,所述方法还包括:

8.根据权利要求7所述半导体结构的形成方法,其特征在于,提供包括所述第一半导体层的所述叠层结构包括:

9.根据权利要求8所述半导体结构的形成方法,其特征在于,形成间隔排布且沿所述第三方向延伸的牺牲层,包括:

10.如权利要求7所述半导体结构的形成方法,其特征在于,去除所述牺牲区的所述第一半导体层,以形成凹槽之前,还包括:

11.根据权利要求6所述半导体结构的形成方法,其特征在于,所述第三方向与所述叠层结构的排布方向相同,所述方法还包括:

12.根据权利要求11所述半导体结构的形成方法,其特征在于,形成所述牺牲层前,提供包括所述第一半导体层的所述叠层结构包括:

13.根据权利要求12所述半导体结构的形成方法,其特征在于,去除所述沟道区的所述第一半导体层之间的所述介质层之前,所述方法还包括:

14.一种半导体结构,其特征在于,包括:

15.根据权利要求14所述半导体结构,其特征在于,还包括:

16.根据权利要求14所述半导体结构,其特征在于,所述第一半导体层内掺杂有第一掺杂离子,且所述第二半导体层掺杂有第一掺杂离子,所述第二半导体层中第一掺杂离子的浓度大于所述第一半导体层中第一掺杂离子的浓度;

17.根据权利要求15所述半导体结构,其特征在于,所述第三方向与所述第一方向相同;沿所述堆叠结构的排布方向上,所述支撑层位于相邻所述字线结构之间,且所述支撑层位于所述第二半导体层之间;沿所述第一方向上,所述隔离层位于所述第二半导体层之间。

18.根据权利要求15所述半导体结构,其特征在于,所述第三方向与所述堆叠结构的排布方向相同;沿所述第一方向上,所述支撑层位于相邻所述字线结构之间,且所述隔离层位于所述第二半导体之间;沿所述堆叠结构的排布方向上,所述隔离层还位于所述堆叠结构之间。


技术总结
本公开实施例提供一种半导体结构及其形成方法,半导体结构的形成方法包括:提供基底以及位于基底上间隔排布的叠层结构,叠层结构包括沿第一方向间隔排布的第一半导体层,第一半导体层包括沟道区以及位于沟道区两侧的牺牲区,第一半导体层的两个牺牲区沿第二方向排布;去除牺牲区的第一半导体层,以形成凹槽;形成填充凹槽的第二半导体层,第二半导体层内掺杂有掺杂离子,且第二半导体层与剩余的第一半导体层相接触。至少有利于提高半导体结构的性能。

技术研发人员:李晓杰
受保护的技术使用者:长鑫存储技术有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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