半导体结构及其制备方法、存储器及电子设备与流程

本发明涉及集成电路设计及制造，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法、存储器及电子设备。

背景技术：

1、在集成电路设计及制造技术领域，通常增大器件集成度的方法包括减小半导体器件特征尺寸以及改善半导体单元结构，随着半导体器件特征尺寸的减小，微小尺寸晶体管产生严重的短沟道效应。因此，通过改善半导体单元拓扑结构，在相同特征尺寸条件下、减小半导体单元所占面积是增大半导体器件集成度的另一条有效途径。

2、为了有效解决短沟道效应，研究人员研发了源极、栅极、漏极垂直分布的垂直沟道晶体管（vertical channel transistor，vct），代替源极、栅极、漏极水平分布的水平晶体管，从而在相同特征尺寸条件下、减小半导体单元所占面积。在占用相同衬底面积的前提下，垂直沟道晶体管可以通过增大柱状半导体材料的高度增加有效沟道长度，从而克服短沟道效应。

3、然而，传统的垂直沟道晶体管在形成节点接触结构的过程中，节点接触界面易形成空洞缺陷或狭缝缺陷，并且节点接触结构的电阻增大，从而降低垂直沟道晶体管的性能及可靠性。

技术实现思路

1、基于此，本公开提供一种半导体结构及其制备方法、存储器及电子设备，至少能够有效避免垂直沟道晶体管的节点接触界面的空洞缺陷或狭缝缺陷，并且提高节点接触结构的导电能力，从而提升垂直沟道晶体管的性能及可靠性。

2、为了解决上述技术问题及其他问题，根据一些实施例，本公开的一方面提供一种半导体结构的制备方法，方法包括：提供目标衬底，目标衬底内形成有沿第一方向、第二方向间隔排布的多个有源柱，多个有源柱均沿第三方向延伸；沿第一方向、第二方向相邻的有源柱之间形成有绝缘层；第一方向与第二方向相交，且均垂直于第三方向；形成覆盖有源柱的顶面的目标导电接触结构及覆盖绝缘层的顶面的目标绝缘结构，沿第一方向、第二方向相邻的目标导电接触结构均被目标绝缘结构隔离。

3、在上述实施例的半导体结构的制备方法中，通过形成覆盖有源柱的顶面的目标导电接触结构及覆盖绝缘层的顶面的目标绝缘结构，并且沿第一方向、第二方向相邻的目标导电接触结构均被目标绝缘结构隔离，避免垂直沟道晶体管的节点接触界面的空洞缺陷或狭缝缺陷，并且提高节点接触结构的导电能力，从而提升垂直沟道晶体管的性能及可靠性。

4、在一些实施例中，形成覆盖有源柱的顶面的目标导电接触结构及覆盖绝缘层的顶面的目标绝缘结构，包括：形成沿第二方向延伸且沿第一方向间隔排布的第一中间结构，第一中间结构电连接其沿第三方向的正下方的有源柱；第一方向相邻的第一中间结构之间形成有第一绝缘结构；去除部分第一中间结构以及部分第一绝缘结构，以形成暴露出部分绝缘层的中间沟槽，中间沟槽位于沿第二方向相邻的有源柱之间且沿第一方向延伸；剩余的第一中间结构构成第二中间结构；于中间沟槽内形成第二绝缘结构，第二绝缘结构与第一绝缘结构共同构成目标绝缘结构；将第二中间结构替换为目标导电接触结构。

5、在一些实施例中，第二中间结构为导电材料层；将第二中间结构替换为目标导电接触结构，包括：刻蚀并去除预设厚度的第二中间结构，剩余的第二中间结构构成第一导电接触结构；于第二中间结构沿第三方向的正上方形成第二导电接触结构，第二导电接触结构与第一导电接触结构共同构成目标导电接触结构。

6、在一些实施例中，第二中间结构为沿第三方向依次层叠的第一导电接触结构及牺牲介质层，第一导电接触结构电连接其沿第三方向的正下方的有源柱；将第二中间结构替换为目标导电接触结构，包括：去除牺牲介质层；于第一导电接触结构沿第三方向的正上方形成第二导电接触结构，第二导电接触结构与第一导电接触结构共同构成目标导电接触结构。

7、在一些实施例中，去除牺牲介质层，包括：采用湿法刻蚀工艺去除牺牲介质层。

8、在一些实施例中，形成第一中间结构及第一绝缘结构，包括：形成初始中间结构，初始中间结构覆盖有源柱的顶面以及绝缘层的顶面；去除部分初始中间结构，得到暴露出部分绝缘层的初始沟槽，初始沟槽沿第二方向延伸，且位于沿第一方向相邻的有源柱之间；剩余的初始中间结构构成第一中间结构；于初始沟槽内形成第一绝缘结构。

9、在一些实施例中，初始中间结构包括沿第三方向依次层叠的初始介质层以及初始中间材料层，初始中间材料层覆盖有源柱的顶面以及绝缘层的顶面，且位于初始介质层与目标衬底之间；去除部分初始中间结构，包括：去除部分初始介质层以及部分初始中间材料层，得到暴露出部分绝缘层的初始沟槽，初始沟槽沿第二方向延伸，且位于沿第一方向相邻的有源柱之间；剩余的初始介质层以及剩余的初始中间材料层构成第一中间结构。

10、在一些实施例中，有源柱上沿第三方向依序设置有源极结构、垂直沟道及漏极结构，源极结构位于有源柱的顶部；目标导电接触结构电连接其沿第三方向的正下方的源极结构；目标衬底内还形成有栅极结构，栅极结构的顶面低于有源柱的顶面；绝缘层位于沿第一方向、第二方向相邻的有源柱之间，且位于栅极结构沿第三方向的正上方。

11、在一些实施例中，栅极结构环绕有源柱，沿第一方向相邻的栅极结构接触连接，沿第二方向相邻的栅极结构相互绝缘。

12、在一些实施例中，沿第一方向相邻的有源柱之间形成有第一隔离结构，沿第二方向相邻的有源柱之间形成有第二隔离结构，第二隔离结构的顶面高于第一隔离结构的顶面且低于有源柱的顶面；栅极结构的顶面不高于第二隔离结构的顶面且不低于第一隔离结构的顶面。

13、在一些实施例中，目标衬底内还形成有沿第二方向延伸的位线结构，位线结构位于第二隔离结构沿第三方向的正下方区域，第一隔离结构的底面低于位线结构的底面。

14、在一些实施例中，栅极结构包括栅介质层及栅导电层，栅介质层环绕有源柱且顶面低于有源柱的顶面，栅导电层环绕栅介质层。

15、根据一些实施例，本公开另一方面提供一种半导体结构，半导体结构包括目标衬底、目标导电接触结构以及目标绝缘结构，目标衬底内形成有沿第一方向、第二方向间隔排布的多个有源柱，多个有源柱均沿第三方向延伸；沿第一方向、第二方向相邻的有源柱之间形成有绝缘层；第一方向与第二方向相交，且均垂直于第三方向；目标导电接触结构覆盖有源柱的顶面；目标绝缘结构覆盖绝缘层的顶面；沿第一方向、第二方向相邻的有源柱均被目标绝缘结构隔离。

16、在上述实施例的半导体结构中，通过设置覆盖有源柱的顶面的目标导电接触结构及覆盖绝缘层的顶面的目标绝缘结构，并且沿第一方向、第二方向相邻的有源柱均被目标绝缘结构隔离，避免垂直沟道晶体管的节点接触界面的空洞缺陷或狭缝缺陷，并且提高节点接触结构的导电能力，从而提升垂直沟道晶体管的性能及可靠性。

17、在一些实施例中，有源柱上沿第三方向依序设置有源极结构、垂直沟道及漏极结构，源极结构位于有源柱的顶部；目标导电接触结构电连接其沿第三方向的正下方的源极结构；目标衬底内还形成有栅极结构，栅极结构的顶面低于有源柱的顶面；绝缘层位于沿第一方向、第二方向相邻的有源柱之间，且位于栅极结构沿第三方向的正上方。

18、在一些实施例中，栅极结构环绕有源柱，沿第一方向相邻的栅极结构接触连接，沿第二方向相邻的栅极结构相互绝缘。

19、在一些实施例中，沿第一方向相邻的有源柱之间形成有第一隔离结构，沿第二方向相邻的有源柱之间形成有第二隔离结构，第二隔离结构的顶面高于第一隔离结构的顶面且低于有源柱的顶面；栅极结构的顶面不高于第二隔离结构的顶面且不低于第一隔离结构的顶面。

20、在一些实施例中，目标衬底内还形成有沿第二方向延伸的位线结构，位线结构位于第二隔离结构沿第三方向的正下方区域，第一隔离结构的底面低于位线结构的底面。

21、根据一些实施例，本公开的再一方面提供一种存储器，包括上述的半导体结构。

22、根据一些实施例，本公开的又一方面提供一种电子设备，包括上述的存储器。