存储器及其制作方法与流程

文档序号:30595575发布日期:2022-07-01 20:36阅读:156来源:国知局
存储器及其制作方法与流程

1.本发明实施例涉及存储设备技术领域,尤其涉及一种存储器及其制作方法。


背景技术:

2.随着半导体技术和存储技术不断发展,电子设备不断向小型化、集成化方向发展,动态随机存储器(dynamic random access memory,简称dram)因其具有较高的存储密度以及较快的读写速度被广泛地应用在各种电子设备中。
3.动态随机存储器通常包括存储阵列区和沿存储阵列区周围设置的外围电路区。存储阵列区中设置有阵列排布的多个电容器,外围电路区中设置有用于控制电容器的晶体管以及用于与晶体管电连接的接触线。动态随机存储器的存储密度主要取决于电容器的密度,现有技术中,外围电路区占据一定空间,限制设置存储阵列区的范围,动态随机存储器的存储密度低。


技术实现要素:

4.有鉴于此,本发明实施例提供一种存储器及其制作方法,以解决动态随机存储器的存储密度低的技术问题。
5.为了实现上述目的,本发明实施例提供如下技术方案:
6.第一方面,本发明实施例提供了一种存储器的制作方法,包括:提供基底,所述基底包括中心区,以及与所述中心区连接的边缘区,所述边缘区中形成有第一接触结构,所述第一接触结构与所述基底中的字线结构电连接;于所述边缘区上形成第二接触结构,所述第二接触结构与所述第一接触结构电连接;于所述中心区上形成电容结构,所述电容结构与所述字线结构电连接;于所述第二接触结构上形成第三接触结构,所述第三接触结构与所述第二接触结构电连接;于所述电容结构和所述第三接触结构上形成晶体管结构,所述晶体管结构与所述第三接触结构电连接,且所述晶体管结构在所述基底上的正投影与所述电容结构和所述第三接触结构在所述基底上的正投影至少部分重合。
7.本发明实施例提供的存储器的制作方法具有如下优点:
8.本发明实施例提供的存储器的制作方法中,基底包括邻接的边缘区和中心区,边缘区中形成与基底中的字线结构电连接的第一接触结构,边缘区上形成与第一接触结构电连接的第二接触结构,第二接触结构上形成与第二接触结构电连接的第三接触结构,中心区上形成与字线结构电连接的电容结构,电容结构和第三接触结构上形成与字线结构电连的晶体管结构。晶体管结构通过第三接触结构、第二接触结构、第一接触结构、字线结构与电容结构电连接,从而使得晶体管结构可以通过字线结构控制电容结构读入或者输出数据。同时,由于且晶体管结构在基底上的正投影与电容结构和第三接触结构在基底上的正投影至少部分重合,使得晶体管结构至少部分位于电容结构和第三接触结构的正上方区域,相较于相关技术中晶体管结构位于电容结构的旁侧,本发明实施例中无需在电容结构的旁侧设置晶体管结构,可以增加设置电容结构的范围,以提高电容结构中的电容器的数
量,进而可以提高存储器的存储密度。
9.如上所述的存储器的制作方法,于所述边缘区上形成第二接触结构之前,所述制作方法还包括:于所述基底上形成具有孔洞结构的掩膜层;于所述孔洞结构的内表面和底部形成下电极层。
10.如上所述的存储器的制作方法,所述孔洞结构包括第一孔洞结构和第二孔洞结构,所述第一孔洞结构位于所述中心区上,所述第二孔洞结构位于所述边缘区上;其中,所述第二孔洞结构暴露所述第一接触结构。
11.如上所述的存储器的制作方法,所述下电极层包括第一下电极层和第二下电极层,所述第一下电极层设置于所述第一孔洞结构内,所述第二下电极层设置于所述第二孔洞结构内。
12.如上所述的存储器的制作方法,所述基底中还包括间隔设置的位线结构和电容接触结构,所述第一孔洞结构暴露所述电容接触结构,且所述电容接触结构的一端与所述字线结构电连接,另一端与所述电容结构连接。
13.如上所述的存储器的制作方法,于所述边缘区上形成第二接触结构的步骤包括:于所述中心区上形成第一光刻胶层,所述第一光刻胶层覆盖所述第一孔洞结构和部分所述掩膜层;于所述第二孔洞结构内形成第一导电层,所述第一导电层和所述第二下电极层构成所述第二接触结构;去除所述第一光刻胶层。
14.如上所述的存储器的制作方法,于所述基底上形成具有孔洞结构的掩膜层的步骤包括:于所述基底上层叠设置初始第一绝缘层、初始第一支撑层、初始第二绝缘层和初始第二支撑层;刻蚀去除部分所述初始第一绝缘层、部分初始第一支撑层、部分初始第二绝缘层和部分初始第二支撑层,形成具有孔洞结构的第一绝缘层、具有孔洞结构的第一支撑层、具有孔洞结构的第二绝缘层和具有孔洞结构的第二支撑层;所述第一绝缘层、所述第一支撑层、所述第二绝缘层和所述第二支撑层构成所述掩膜层。
15.如上所述的存储器的制作方法,于所述中心区上形成电容结构的步骤包括:去除所述第一绝缘层和所述第二绝缘层,形成空洞结构;于所述下电极层表面形成介电层;于所述介电层表面形成上电极层;于所述上电极层表面形成第二导电层,所述第二导电层填充满所述空洞结构并覆盖于所述上电极层;位于所述中心区上的所述下电极层、所述介电层、所述上电极层和所述第二导电层构成所述电容结构。
16.如上所述的存储器的制作方法,于所述第二接触结构上形成第三接触结构的步骤包括:去除与所述边缘区相对的部分所述介电层、部分所述上电极层和部分所述第二导电层,以暴露所述第二接触结构;于所述电容结构和所述第二接触结构上形成第三绝缘层;去除部分所述第三绝缘层,形成第三孔洞结构,所述第三孔洞结构暴露所述第二接触结构;于所述第三孔洞结构内形成阻挡层和第三导电层,所述阻挡层和所述第三导电层构成所述第三接触结构。
17.如上所述的存储器的制作方法,于所述基底上形成晶体管结构的步骤包括:于所述第三绝缘层上依次沉积多晶硅层、氧化物层和栅极层,所述多晶硅层覆盖所述第三绝缘层和所述第三接触结构;去除部分所述氧化物层和部分所述栅极层,以暴露部分所述多晶硅层,保留下来的所述氧化物层形成栅极氧化层,保留下来的所述栅极层形成栅极结构;利用离子注入技术向所述多晶硅层中掺杂离子,以形成源极结构和漏极结构;于所述多晶硅
层上形成栅极保护层,所述源极结构、所述漏极结构、所述栅极氧化层、所述栅极结构和所述栅极保护层构成所述晶体管结构。
18.如上所述的存储器的制作方法,于所述电容结构和所述晶体管结构上形成间隔设置的第四接触结构、第五接触结构和第六接触结构,所述第四接触结构与所述电容结构电连接,所述第五接触结构和所述源极结构或所述漏极结构电连接,所述第六接触结构与所述栅极结构电连接。
19.第二方面,本发明实施例还提供了一种存储器,包括基底,所述基底包括中心区,以及与所述中心区连接的边缘区,所述边缘区中形成有第一接触结构,所述第一接触结构与所述基底中的字线结构电连接;电容结构,所述电容结构设置于所述中心区上,且与所述字线结构电连接;第二接触结构,所述第二接触结构设置于所述边缘区上,且与所述第一接触结构电连接;第三接触结构,所述第三接触结构设置于所述第二接触结构上,且与所述第二接触结构电连接;晶体管结构,所述晶体管结构设置于所述电容结构和所述第三接触结构上;其中,所述晶体管结构与所述第三接触结构电连接,且所述晶体管结构在所述基底上的正投影与所述电容结构和所述字线结构在所述基底上的正投影至少部分重合。
20.本发明实施例提供的存储器具有如下优点:
21.本发明实施例提供的存储器包括基底,基底包括邻接的边缘区和中心区,边缘区中形成有与基底中的字线结构电连接的第一接触结构,边缘区上形成有与第一接触结构电连接的第二接触结构,第二接触结构上形成有与第二接触结构电连接的第三接触结构,中心区上形成有与字线结构电连接的电容结构,电容结构和第三接触结构上形成有与字线结构电连接的晶体管结构。晶体管结构通过第三接触结构、第二接触结构、第一接触结构、字线结构与电容结构电连接,从而使得晶体管结构可以通过字线结构控制电容结构读入或者输出数据。同时,由于晶体管结构在基底上的正投影与电容结构和第三接触结构在基底上的正投影至少部分重合,使得晶体管结构至少部分位于电容结构和第三接触结构的正上方区域,相较于相关技术中晶体管结构位于电容结构的旁侧,本发明实施例中无需在电容结构的旁侧设置晶体管结构,可以增加设置电容结构的范围,以提高电容结构中的电容器的数量,进而可以提高存储器的存储密度。
22.如上所述的存储器,所述晶体管结构包括形成在多晶硅层中的源极结构和漏极结构、形成在所述多晶硅层上的栅极氧化层、形成在所述栅极氧化层上的栅极结构,以及覆盖所述栅极氧化层和所述栅极结构的栅极保护层。
23.如上所述的存储器,所述存储器还包括间隔设置的第四接触结构、第五接触结构和第六接触结构;所述第四接触结构与所述电容结构电连接,所述第五接触结构与所述晶体管结构的源极结构或漏极结构电连接,所述第六接触结构与所述晶体管结构的栅极结构电连接。
24.如上所述的存储器,所述基底中还包括间隔设置的位线结构和电容接触结构,所述电容接触结构的一端与所述字线结构电连接,另一端与所述电容结构连接。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,而易见地,下面描述中的附图是本发明
的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
26.图1为本发明实施例的存储器的制作方法的流程图;
27.图2为本发明实施例的基底的结构示意图;
28.图3为本发明实施例的形成掩膜层后的结构示意图;
29.图4为本发明实施例的形成下电极层后的结构示意图;
30.图5为本发明实施例的形成第一光刻胶层后的结构示意图;
31.图6为本发明实施例的形成第二接触结构后的结构示意图;
32.图7为本发明实施例的形成第二导电层后的结构示意图;
33.图8为本发明实施例的形成第二光刻胶层后的结构示意图;
34.图9为本发明实施例的形成第三绝缘层后的结构示意图;
35.图10为本发明实施例的形成第三光刻胶层后的结构示意图;
36.图11为本发明实施例的形成第三孔洞结构后的结构示意图;
37.图12为本发明实施例的形成第三接触结构后的结构示意图;
38.图13为本发明实施例的形成第四光刻胶层后的结构示意图;
39.图14为本发明实施例的形成栅极结构后的结构示意图;
40.图15为本发明实施例的形成栅极保护层后的结构示意图;
41.图16为图15中c处的局部放大图;
42.图17为本发明实施例的形成第五光刻胶层后的结构示意图;
43.图18为本发明实施例的去除部分多晶硅层后的结构示意图;
44.图19为本发明实施例的形成第四绝缘层后的结构示意图;
45.图20为本发明实施例的形成第六光刻胶层后的结构示意图;
46.图21为本发明实施例的形成第四接触结构、第五接触结构和第六接触结构后的结构示意图;
47.图22为本发明实施例的存储器的局部示意图。
48.附图标记说明:
49.10-基底;
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11-第一接触结构;
50.12-字线结构;
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13-电容接触结构;
51.14-位线结构;
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20-掩膜层;
52.21-第一绝缘层;
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22-第一支撑层;
53.23-第二绝缘层;
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24-第二支撑层;
54.25-第一导电层;
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26-第二接触结构;
55.27-介电层;
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271-第一介电层;
56.272-第二介电层;
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28-上电极层;
57.281-第一上电极层;
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282-第二上电极层;
58.29-第二导电层;
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30-孔洞结构;
59.31-第一孔洞结构;
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32-第二孔洞结构;
60.40-下电极层;
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41-第一下电极层;
61.42-第二下电极层;
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50-第三绝缘层;
62.51-第三孔洞结构;
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52-第三接触结构;
63.521-阻挡层;
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522-第三导电层;
64.60-晶体管结构;
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61-多晶硅层;
65.62-氧化物层;
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63-栅极层;
66.64-栅极氧化层;
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65-栅极结构;
67.66-栅极保护层;
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661-第一保护层;
68.662-第二保护层;
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663-第三保护层;
69.70-第四绝缘层;
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71-第四接触结构;
70.72-第五接触结构;
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73-第六接触结构;
71.81-第一光刻胶层;
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82-第二光刻胶层;
72.83-第三光刻胶层;
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84-第四光刻胶层;
73.85-第五光刻胶层;
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86-第六光刻胶层;
74.90-电容结构;
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a-中心区;
75.b-边缘区。
具体实施方式
76.为了提高存储器的存储密度,本发明实施例提供的存储器中,晶体管结构形成在电容结构和第三接触结构的上方区域,从而释放电容结构的边缘区域的空间,以便于在电容结构中设置更多的电容器,提高存储器的存储密度。
77.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
78.实施例一
79.参照图1,图1为本发明实施例的存储器的制作方法的流程图,该制作方法包括以下步骤:
80.s101、提供基底,基底包括中心区,以及与中心区连接的边缘区,边缘区中形成有第一接触结构,第一接触结构与基底中的字线结构电连接。
81.本发明实施中的基底10如图2所示,基底10包括连接的中心区和边缘区,中心区如图2所示的a区,边缘区如图2所示的b区,a区和b区邻接。基底10中还设置有字线结构12,字线结构12部分位于中心区,部分位于边缘区,也就是说,字线结构12贯穿中心区和边缘区的交界面,以实现中心区和边缘区中所需结构的电连接。
82.继续参照图2,边缘区内设置有第一接触结构11,第一接触结构11的一端与基底10的一端相齐平,另一端与字线结构12电连接。示例性的,第一接触结构11的上端与基底10的上端相齐平,第一接触结构11的下端与字线结构12相接触,第一接触结构11为导电材质,从而实现与字线结构12电连接。
83.中心区内设置有间隔设置的位线结构14和电容接触结构13,电容接触结构的一端与字线结构12电连接,另一端与后续形成的电容结构90电连接,以实现字线结构12和电容结构90的导通,从而控制电容结构90进行数据的读入和输出。
84.位线结构14和电容接触结构13、位线结构14和字线结构12之间均不导通,以防止出现短路,导致存储器不能正常工作。如图2所示,位线结构14可以与电容接触结构13交替设置,以提高存储器的空间利用率。
85.位线结构14、电容接触结构13、字线结构12以及第一接触结构11的材质可以相同,本发明实施例中,上述三种结构的材质均为金属材质,例如为钨或者钨合金。如图2所示,字线结构12的下表面、电容接触结构13的下表面和部分侧表面,以及第一接触结构11的下表面和部分侧表面均包括金属阻挡层,例如氮化钛层,以防止金属向周围扩散。
86.s102、于边缘区上形成第二接触结构,第二接触结构与第一接触结构电连接。
87.参照图3至图6,第二接触结构26位于边缘区上方,与第一接触结构11相对应且导通,从而使得第二接触结构26可以与基底10中的字线结构12电连接。示例性的,第二接触结构26位于第一接触结构11的正上方,第二接触结构26和第一接触结构11均为导电材质,且第二接触结构26与第一接触结构11相接触。
88.需要说明的是,相关技术中,为了提高存储器的成品率,电容结构90中位于外围的两行和/或两列电容器通常不进行电连接,即电容结构90存在不导通的电容器。本发明实施例中,于不导通的电容器的位置处设置第二接触结构26,即电容结构90中的电容器均与字线结构12电连接,一方面提高了电容器的利用率,另一方面,进一步释放了电容结构90的边缘空间,使得电容结构中可以设置更多的电容器,进而提高了存储器的存储密度。
89.于边缘区上形成第二接触结构26的步骤之前,本发明实施例的制作方法还包括:于基底10上形成具有孔洞结构30的掩膜层20;形成具有孔洞结构30的掩膜层20之后,于孔洞结构30的内表面和底部形成下电极层40。
90.在一种可能的示例中,于基底10上形成具有孔洞结构30的掩膜层20可以包括以下步骤:
91.于基底10上层叠设置初始第一绝缘层21、初始第一支撑层22、初始第二绝缘层23和初始第二支撑层24。示例性的,通过化学气相沉积或者物理气相沉积依次在基底10上沉积形成初始第一绝缘层21、初始第一支撑层22、初始第二绝缘层23和初始第二支撑层24。初始第一绝缘层21与初始第二绝缘层23的材质可以为氧化硅,初始第一支撑层22与初始第二支撑层24的材质可以为氮化硅。
92.于基底10上层叠设置初始第一绝缘层21、初始第一支撑层22、初始第二绝缘层23和初始第二支撑层24之后,刻蚀去除部分初始第一绝缘层21、部分初始第一支撑层22、部分初始第二绝缘层23和部分初始第二支撑层24,形成具有孔洞结构30的第一绝缘层21、具有孔洞结构30的第一支撑层22、具有孔洞结构30的第二绝缘层23和具有孔洞结构30的第二支撑层24。第一绝缘层21、第一支撑层22、第二绝缘层23和第二支撑层24构成掩膜层20。
93.参照图3,孔洞结构30包括第一孔洞结构31和第二孔洞结构32,第一孔洞结构31位于中心区上,第二孔洞结构32位于边缘区上。第一孔洞结构31暴露电容接触结构13,第二孔洞结构32暴露第一接触结构11。本发明实施例中,第一孔洞结构31和第二孔洞结构32可以为贯穿掩膜层20的直通孔。
94.参照图4,下电极层40包括第一下电极层41和第二下电极层42,第一下电极层41设置于第一孔洞结构31内,第二下电极层42设置于第二孔洞结构32内。也就是说,第一下电极层41位于中心区上,且与电容接触结构13电连接;第二下电极层42位于边缘区上,且与第一
接触结构11电连接。
95.本发明实施例中,参照图5和图6,第二接触结构26可以通过下述过程形成在边缘区上。
96.首先,于中心区上形成第一光刻胶层81,第一光刻胶层81覆盖第一孔洞结构31和部分掩膜层20。第一光刻胶层81可以通过旋涂工艺设置于中心区上,可以通过调整工艺参数使第一光刻胶层81未设置到第一孔洞结构31内。如图5所示,第一光刻胶层81形成于掩膜层20中与基底10的中心区相对应的区域之上,并暴露第二孔洞结构32,以便于向第二孔洞结构32内进行沉积。
97.于中心区上形成第一光刻胶层81之后,于第二孔洞结构32内形成第一导电层25,第一导电层25和第二下电极层42构成第二接触结构26。示例性的,可以通过向第二孔洞结构32内沉积导电材料形成第一导电层25,第一导电层25填充满第二孔洞结构32。第一导电层25可以为钨层或者钨合金层。
98.于第二孔洞结构32内形成第一导电层25之后,去除第一光刻胶层81。第一光刻胶层81可以通过干法去除或者湿法去除,例如,灰化去除第一光刻胶层81。
99.s103、于中心区上形成电容结构,电容结构与字线结构电连接。
100.本发明实施例中,电容结构90如图7中虚线所示位于基底10的中心区上方,电容结构90与基底10中电容接触结构13相对应且电连接,电容接触结构13与字线结构12电连接,使得电容结构90可以通过电容接触结构13与字线结构12电连接。
101.本发明实施例中,电容结构90可以通过以下步骤形成:
102.去除第一绝缘层21和第二绝缘层23,形成空洞结构。保留的第一支撑层22和第二支撑层24用于支撑相邻的两个下电极层40,使得当下电极层40具有较大的长细比时,下电极层40可以具有较好的稳定性。
103.形成空洞结构后,于下电极层40的表面形成介电层27。介电层27的材质为绝缘材质,例如,介电层27可以为氧化锆、氧化铝的复合层。介电层27可以具有较大的介电常数,以使其具有较好的绝缘性能。如图7中所示,介电层27覆盖下电极层40,介电层27起到存储电荷的作用。
104.形成介电层27之后,于介电层27表面形成上电极层28。上电极层28与下电极层40相对设置,位于中心区之上的上电极层28、下电极层40和介质层27形成电容器。也就是说,第一下电极层41、与第一下电极层41相对应的上电极层28,以及与第一下电极层41相对应的介电层27构成电容器。
105.形成上电极层28之后,于上电极层28表面形成第二导电层29,第二导电层29填充满空洞结构并覆盖于上电极层28;位于中心区上的下电极层40、介电层27、上电极层28和第二导电层29构成电容结构90。
106.为了方便描述,参照图7,位于中心区上的介电层27定义为第一介电层271,位于边缘区上的介电层27定义为第二介电层272;位于中心区上的上电极层28定义为第一上电极层281,位于边缘区上的上电极层28定义为第二上电极层282。如图7所示,第一介电层271、第一上电极层281均与第一下电极层41相对,第二介电层272、第二上电极层282均与第二下电极层42相对。
107.如图7所示,电容器包括第一下电极层41、第一介电层271和第一上电极层281,电
容器和位于中心区上的第二导电层29构成电容结构90。本发明实施例中,第二导电层29与上电极层28电连接,从而可以通过第二导电层29控制电容器。第二导电层29的材质可以为锗化硅。
108.s104、于第二接触结构上形成第三接触结构,第三接触结构与第二接触结构电连接。
109.参照图8至图12,第三接触结构52与第二接触结构26相对应且电连接,以使第三接触结构52可以与基底10中的字线结构12电连接。本发明实施例中,第三接触结构52可以位于第二接触结构26的正上方,以便于第三接触结构52成型;第三接触结构52与第二接触结构26相接触,且第三接触结构52为导电材质,以实现第三接触结构52与第二接触结构26电连接。
110.在一种的可能的示例中,于第二接触结构26上形成第三接触结构52可以包括以下步骤:
111.首先,去除位于边缘区上方的介电层27、上电极层28和第二导电层29,以暴露第二接触结构26。参照图8,在第二导电层29上形成第二光刻胶层82,第二光刻胶层82覆盖第二导电层29对应基底10的中心区的部分;以第二光刻胶层82为掩膜,对边缘区上的第二导电层29、介电层27和上电极层28进行刻蚀,去除部分介电层27、部分上电极层28和部分第二导电层29,以暴露第二接触结构26;然后去除第二光刻胶层82。
112.其次,于电容结构90和第二接触结构26上形成第三绝缘层50。参照图9,第三绝缘层50可以通过化学气相沉积法形成,覆盖第二导电层29以及第二接触结构26,一方面对电容结构90进行绝缘保护,另一方面支撑第三接触结构52。如图9所示,第三绝缘层50的上表面齐平,使得该表面平整性较好,以便于在第三绝缘层50上形成其他层。
113.然后,去除部分第三绝缘层50,形成第三孔洞结构51,第三孔洞结构51暴露第二接触结构26。示例性的,参照图10,在第三绝缘层50上形成第三光刻胶层83,第三光刻层具有所需图案;以第三光刻胶层83为掩膜刻蚀第三绝缘层50,在第三绝缘层50中形成第三孔洞结构51,如图11所示,第三孔洞结构51贯穿第三绝缘层50并暴露第二接触结构26;之后去除第三光刻胶层83。
114.再次,于第三孔洞结构51内形成阻挡层521和第三导电层522,阻挡层521和第三导电层522构成第三接触结构52。先于第三孔洞结构51的侧表面和底面上形成阻挡层521,形成的阻挡层521具有中间孔;然后在中间孔内沉积第三导电层522,如图12所示,第三导电层522的上表面与第三绝缘层50的上表面齐平。
115.本发明实施例中,第三接触结构52的材质可以参照第二接触结构26、第一接触结构11设置,在此不再赘述。
116.s105、于电容结构和第三接触结构上形成晶体管结构,晶体管结构与字线结构电连接,且电容结构和第三接触结构在基底上的正投影至少覆盖部分晶体管结构在基底上的正投影。
117.参照图13至图21,晶体管结构60如图18中虚线所示,晶体管结构60至少部分位于电容结构90和第三接触结构52的正上方区域内,相较于晶体管结构60设置于电容结构90的旁侧,本发明实施例中释放了电容结构90的旁侧空间,使得电容结构90可以设置更大的范围,从而使得电容结构90内可以设置更多的电容器,以提高存储器的存储密度。
118.在一种可能的示例中,晶体管结构60可以通过如下过程形成。
119.于第三绝缘层50上沉积多晶硅层61、氧化物层62和栅极层63,多晶硅层61覆盖第三绝缘层50和第三接触结构52。参照图13,多晶硅层61、氧化物层62和栅极层63可以依次沉积形成在第三绝缘层50上,其中,栅极层63包括形成在氧化物层62上的氮化钛层,以及形成在氮化钛层上的金属层,例如钨层或者钨合金层。
120.形成多晶硅层61、氧化物层62和栅极层63之后,去除部分氧化物层62和部分栅极层63,形成栅极氧化层64和栅极结构65。示例性的,在栅极层63上形成第四光刻胶层84,以第四光刻胶层84为掩膜,刻蚀氧化层和栅极层63。如图14所示,保留的栅极层63形成栅极结构65,保留的氧化层形成栅极氧化层64。
121.形成栅极氧化层64和栅极结构65之后,利用离子注入技术向多晶硅层61中掺杂离子,以形成源极结构和漏极结构,源极结构和漏极结构未在图中标示出。源极结构或者漏极结构中的一个与第三接触结构52电连接,使得晶体管结构60可以依次通过第三接触结构52、第二接触结构26和第一接触结构11与基底10中的字线结构12导通,从而使得晶体管结构60可以通过字线结构12控制电容结构90读入或者输出数据。
122.形成源极结构和漏极结构之后,于多晶硅层61上形成栅极保护层66,源极结构、漏极结构、栅极氧化层64、栅极结构65和栅极保护层66构成晶体管结构60。
123.参照图15和图16,栅极保护层66可以包括形成在栅极氧化层64和栅极结构65侧表面的第一保护层661、第二保护层662和第三保护层663。栅极保护层66可以采用non(sin-oxide-sin)结构,即形成第一保护层661的材料为氮化硅,形成第二保护层662的材料为氧化硅,形成第三保护层663的材料为氮化硅。这样在保证很好的保护栅极结构65的情况下,可以降低栅极保护层66的介电常数,从而降低寄生电容,保证存储器的性能。
124.本发明实施例提供的存储器的制作方法中,基底10包括邻接的边缘区和中心区,边缘区中形成与基底10中的字线结构12电连接的第一接触结构11,边缘区上形成与第一接触结构11电连接的第二接触结构26,第二接触结构26上形成与第二接触结构26电连接的第三接触结构52,中心区上形成与字线结构12电连接的电容结构90,电容结构90和第三接触结构52上形成与字线结构12电连接的晶体管结构60。晶体管结构60通过第三接触结构52、第二接触结构26和第一接触结构11与字线结构12电连接,而电容结构90与字线结构12电连接,从而使得晶体管结构60可以通过字线结构12控制电容结构90读入或者输出数据。同时,由于晶体管结构60在基底10上的正投影与电容结构90和第三接触结构52在基底10上的正投影至少部分重合,使得晶体管结构60至少部分位于电容结构90和第三接触结构52的正上方区域,相较于相关技术中晶体管结构60位于电容结构90的旁侧,本发明实施例中无需在电容结构90的侧面设置晶体管结构60,可以增加设置电容结构90的范围,以提高电容结构90中的电容器的数量,进而可以提高存储器的存储密度。
125.本发明实施例中,形成晶体管结构60之后,存储器的制作方法还包括:去除位于电容结构90上方的部分多晶硅层61。
126.示例性的,参照图17,在晶体管结构60上形成第五光刻胶层85,第五光刻胶层85暴露位于中心区上的部分多晶硅层61;参照图18,以第五光刻胶层85为掩膜,刻蚀部分多晶硅层61,以暴露位于中心区上的部分第三绝缘层50,从而防止后续形成第四接触结构71时,第四接触结构71与晶体管结构60短路,导致存储器不能正常工作。
127.本发明实施例中,形成晶体管结构60之后,存储器的制作方法还包括以下步骤:于电容结构90和晶体管结构60上形成第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73,第四接触结构71与电容结构90电连接,第五接触结构72和源极结构或者漏极结构电连接,第六接触结构73与栅极结构65电连接。
128.本发明实施例中,外接电路与存储器之间通过第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73电连接。
129.需要说明的是,在形成第四接触结构71之前,可以先在晶体管结构60和第三绝缘层50上形成第四绝缘层70,如图19所示,在第四绝缘层70中形成所需第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73。
130.示例性的,在第四绝缘层70中形成所需第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73时,可以先在第四绝缘层70上形成第六光刻胶层86,如图20所示,第六光刻胶层86具有所需图案;然后以第六光刻胶层86刻蚀第四绝缘层70,形成第四孔洞结构、第五孔洞结构和第六孔洞结构,第四孔洞结构暴露电容结构90,第五孔洞结构暴露多晶硅层61中的源极结构或者漏极结构,第六孔洞结构暴露栅极结构65;再去除第六光刻胶层86。
131.分别在第四孔洞结构、第五孔洞结构和第六孔洞结构内沉积导电材料形成第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73,如图21所示,第四接触结构71与电容结构90相接触且导通,第五接触结构72和源极结构或者漏极结构电连接,第六接触结构73与栅极结构65电连接。本发明实施例中,源极结构或者漏极结构中的一个与第三接触结构52电连接,另一个与第五接触结构72电连接。
132.也就是说,可以在第四绝缘层70中同时形成第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73,示例性的,同时分别向第四孔洞结构、第五孔洞结构和第六孔洞结构内进行沉积,使得第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73同时成型,以提高存储器的制作效率。
133.需要说明的是,第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73也可以分别成型,本发明实施例中对此不作限定。第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73的材质和结构可以参照第一接触结构11设置,在此不再赘述。
134.实施例二
135.参照图21,本发明实施例还提供一种存储器,包括基底10,基底10包括中心区和边缘区,中心区和边缘区相邻且相连,中心区位于图21中a处所示区域,边缘区位于图21中b处所示区域。基底10中形成有字线结构12,字线结构12部分位于中心区,部分位于边缘区,也就是说,如图21所示,字线结构12贯穿中心区和边缘区的交界面,以实现中心区和边缘区中所需结构的电连接。
136.继续参照图21,边缘区内设置有第一接触结构11,第一接触结构11的一端与基底10的一端相齐平,另一端与字线结构12电连接。如图21所示方位,第一接触结构11的上端与基底10的上端相齐平,第一接触结构11的下端与字线结构12相接触,第一接触结构11为导电材质,从而实现与字线结构12电连接。
137.中心区内间隔设置有位线结构14和电容接触结构13,电容接触结构13的一端与字线结构12电连接,另一端与电容结构90电连接,以实现字线结构12和电容结构90的导通,从而控制电容结构90进行数据的读入和输出。
138.位线结构14和电容接触结构13、位线结构14和字线结构12之间均不导通,以防止出现短路,导致存储器不能正常工作。
139.位线结构14、电容接触结构13、字线结构12以及第一接触结构11的材质可以相同,本发明实施例中,上述三种结构的材质均为金属材质,例如为钨或者钨合金。如图2所示,字线结构12的下表面、电容接触结构13的下表面和部分侧表面,以及第一接触结构11的下表面和部分侧表面均包括金属阻挡层,例如氮化钛层,以防止金属向周围扩散。
140.继续参照图21,中心区的上方形成有电容结构90,电容结构90与字线结构12电连接。电容结构90包括电容器和覆盖电容器的第二导电层29,第二导电层29与电容器电连接。
141.参照图22,电容器包括第一下电极层41、第一介电层271和第一上电极层281,其中,第一下电极层41与电容接触结构13电连接,示例性的,第一下电极层41为导电材质,且与电容接触结构13相接触。
142.第一下电极层41的表面形成有第一介电层271,即第一介电层271位于中心区上。示例性的,第一下电极层41的外侧表面和内侧表面上均形成第一介电层271,也就是说,第一介电层271包覆第一下电极层41。
143.第一介电层271的表面形成有第一上电极层281,即第一上电极层281位于中心区上。第一介电层271的外侧表面和内部孔隙中形成有第一上电极层281。参照图21,部分第一上电极层281位于第一下电极层41内侧,部分第一上电极层281位于第一下电极层41外侧。
144.第一上电极层281之间填充部分第二导电层29,第一电极层之上还覆盖有部分第二导电层29,即第一上电极层281位于第二导电层29的内部。与第一上电极层281相对应的第二导电层29的上表面齐平,以便于形成其他层。
145.继续参照图21,第二导电层29还延伸至边缘区的上方,也就是说,部分第二导电层29位于中心区之上,部分第二导电层29位于边缘区之上。位于边缘区之上的第二导电层29中形成有第二接触结构26。
146.第二接触结构26贯穿第二导电层29,以与第一接触结构11相接触,第二接触结构26可以为导电材质,以便于与第一接触结构11电连接。第二接触结构26可以位于第一接触结构11的正上方,便于成型。
147.第二接触结构26包括第二下电极层42和形成在第二下电极层42中的第一导电层25。如图22所示,第二下电极层42的外侧表面上形成有第二介电层272,第二介电层272的外侧表面上形成有第二上电极层282,第二上电极层282之间的区域填充有部分第二导电层29。
148.本发明实施例中,第一下电极层41和第二下电极层42构成下电极层40,第一介电层271和第二介电层272构成介电层27,第一上电极层281和第二上电极层282构成上电极层28,下电极层40、介电层27和上电极层28均可以一次成型,以提高存储器的制作效率。
149.继续参照图21,第二接触结构26上形成有第三接触结构52,第三接触结构52与第二接触结构26电连接。本发明实施例中,第二导电层29上形成有第三绝缘层50,第三绝缘层50的上表面齐平,以便于在第三绝缘层50上形成其他层。第三绝缘层50中形成有贯穿第三绝缘层50的第三接触结构52,且第三接触结构52与第二接触结构26相接触。本发明实施例中,第三接触结构52包括与第三绝缘层50相接触的阻挡层521,以及位于阻挡层521内部的第三导电层522。
150.电容结构90和第三接触结构52上形成有晶体管结构60,晶体管结构60与第三接触结构52电连接,且晶体管结构60在基底10上的正投影与电容结构90和第三接触结构52在基底10上的正投影至少部分重合。如此设置,晶体管结构60至少部分位于电容结构90和第三接触结构52正上方的区域,从而使得电容结构90在存储器中可以有更大的占比,从而使得电容结构90中可以设置更多的电容器,提高存储器的存储密度。
151.晶体管结构60包括源极结构、漏极结构、栅极氧化层64、栅极结构65以及栅极保护层66,其中,源极结构和漏极结构通过离子注入技术在多晶硅层61中,源极结构和漏极结构中的一个与第三接触结构52电连接。
152.本发明实施例中,源极结构和漏极结构中未在图中标注,源极结构或漏极结构与第三接触结构52相接触,使得晶体管结构60与字线结构12电连接,从而使得晶体管结构60可以通过字线结构12控制电容结构90读入或者输出数据。
153.需要说明的是,第三绝缘层50上形成有第四绝缘层70,第四绝缘层70中形成有上述晶体管结构60,例如,第四绝缘层70中形成有与第三绝缘层50相接触的多晶硅层61。多晶硅层61位于第三接触结构52和部分电容结构90的上方,以防止形成与电容结构90电连接的第四接触结构71时,第四接触结构71与多晶硅层61导通而导致晶体管结构60与电容结构90短路。
154.晶体管结构60的栅极氧化层64形成在多晶硅层61上,栅极结构65形成在栅极氧化层64上,栅极保护层66覆盖栅极氧化层64和栅极结构65。在一些可能的示例中,栅极保护层66可以包括形成在栅极氧化层64和栅极结构65侧表面的第一保护层661、第二保护层662和第三保护层663。栅极保护层66可以采用non(sin-oxide-sin)结构,即形成第一保护层661的材料为氮化硅,形成第二保护层662的材料为氧化硅,形成第三保护层663的材料为氮化硅。这样在保证很好的保护栅极结构65的情况下,可以降低栅极保护层66的介电常数,从而降低寄生电容,保证存储器的性能。
155.继续参照图21,第四绝缘层70中还形成有第四接触结构71、第五接触结构72和第六接触结构73。其中,第四接触结构71贯穿第四绝缘层70和第三绝缘层50,以与电容结构90电连接;第五接触结构72延伸至多晶硅层61,并与多晶硅层61相接触,以与晶体管结构60的源极结构或漏极结构电连接,例如与源极结构电连接;第六接触结构73延伸至栅极结构65,以与晶体管结构60的栅极结构65电连接。
156.本发明实施例提供的存储器包括基底10,基底10包括邻接的边缘区和中心区,边缘区中形成有与基底10中的字线结构12电连接的第一接触结构11,边缘区上形成有与第一接触结构11电连接的第二接触结构26,第二接触结构26上有形成与第二接触结构26电连接的第三接触结构52,中心区上形成有与字线结构12电连接的电容结构90,电容结构90和第三接触结构52上形成有与字线结构12电连的晶体管结构60。晶体管结构60通过第三接触结构52、第二接触结构26、第一接触结构11、字线结构12与电容结构90电连接,从而使得晶体管结构60可以通过字线结构12控制电容结构90读入或者输出数据。同时,由于晶体管结构60在基底10上的正投影与电容结构90和第三接触结构52在基底10上的正投影至少部分重合,使得晶体管结构60至少部分位于电容结构90和第三接触结构52的正上方区域,相较于相关技术中晶体管结构60位于电容结构90的旁侧,本发明实施例中无需在电容结构90的侧面设置晶体管结构60,可以增加设置电容结构90的范围,以提高电容结构90中的电容器的
数量,进而可以提高存储器的存储密度。
157.本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
158.本领域技术人员应理解的是,在本发明的揭露中,术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图所示的方位或位置关系,其仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此上述术语不能理解为对本发明的限制。
159.在本说明书的描述中,参考术“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
160.最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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