半导体结构的制备方法及半导体结构与流程

本公开涉及半导体，尤其涉及一种半导体结构的制备方法及半导体结构。

背景技术：

1、动态随机存取存储器(dram，dynamic random access memory)体积小、集成度高、功耗低，同时速度比所有只读存储器(rom，read only memory)快。随着半导体行业的发展，优化集成度是电路设计的主要目标之一，但伴随着dram等器件特征尺寸不断减放，晶体管的尺寸也越来越小，其栅极控制能力减弱，短沟道效应越来越明显，进而降低了半导体结构的性能。

技术实现思路

1、以下是对本公开详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。

2、本公开提供了一种半导体结构的制备方法及半导体结构。

3、本公开实施例的第一方面提供一种半导体结构的制备方法，包括：

4、提供衬底；

5、在所述衬底上形成有源柱，所述有源柱成阵列排布，以垂直于所述衬底的平面为纵截面，所述有源柱在所述纵截面上的投影形状包括十字形；

6、在所述衬底上形成覆盖所述衬底的顶面和所述有源柱的侧壁和顶面的第一氧化层，其中同一行中相邻的所述有源柱之间形成填充区；

7、在所述填充区内依次形成字线和介质层；

8、去除部分所述第一氧化层和部分所述介质层，暴露出所述有源柱的顶面；

9、在所述有源柱的顶面上形成接触层；

10、在所述接触层上形成电容结构。

11、根据本公开的一些实施例，所述有源柱包括依次顺序连接的第一段、第二段和第三段，所述第一段与所述衬底连接，其中，所述第二段在所述衬底上的投影面积大于所述第一段在所述衬底上的投影面积，所述第二段在所述衬底上的投影面积大于所述第三段在所述衬底上的投影面积。

12、根据本公开的一些实施例，所述在提供衬底的步骤之后，在所述衬底上形成有源柱的步骤之前，所述制备方法还包括：

13、在所述衬底内形成位线，所述位线在所述衬底内沿所述有源柱的行方向间隔排布，其中所述位线的顶面与所述衬底的顶面平齐。

14、根据本公开的一些实施例，所述在所述衬底内形成位线的步骤中，包括：

15、在所述衬底内形成沿所述有源柱的行方向间隔排布的第一凹槽；

16、在所述第一凹槽内形成绝缘介质层，所述绝缘介质层的顶面与所述衬底的顶面平齐，其中，相邻的所述绝缘介质层之间的区域构成有源区；

17、通过离子注入技术对所述有源区进行离子掺杂，以形成所述位线。

18、根据本公开的一些实施例，所述在所述衬底上形成多个有源柱的步骤中，包括：

19、在所述衬底上依次形成层叠设置的第一介质层、第一光刻胶层和第二光刻胶层，其中，所述第一光刻胶层的感光度高于所述第二光刻胶层的感光度；

20、去除部分所述第二光刻胶层、部分所述第一光刻胶层和部分所述第一介质层，被保留下来的所述第二光刻胶层、所述第一光刻胶层和所述第一介质层形成间隔设置的第二凹槽，每个所述第二凹槽暴露出所述位线的顶面；

21、在所述第二凹槽内形成有源柱，其中，所述有源柱的顶面与所述第二光刻胶层的顶面平齐。

22、根据本公开的一些实施例，去除部分所述第二光刻胶层、部分所述第一光刻胶层和部分所述第一介质层，被保留下来的所述第二光刻胶层、所述第一光刻胶层和所述第一介质层形成间隔设置的第二凹槽，所述第二凹槽暴露出所述位线的顶面的步骤中，包括：

23、通过等离子体刻蚀工艺去除部分所述第二光刻胶层，被保留下来的所述第二光刻胶层形成上部凹槽；

24、去除部分所述第一光刻胶层，被保留下来的所述第一光刻胶层形成中间凹槽；

25、去除部分所述第一介质层，被保留下来的所述第一介质层形成下部凹槽，所述下部凹槽的底面暴露出所述位线的顶面；

26、其中，所述上部凹槽、所述中间凹槽和所述下部凹槽依次顺序连通，并形成所述第二凹槽，所述中间凹槽在所述衬底上的投影面积大于所述上部凹槽在所述衬底上的投影面积，且所述中间凹槽在所述衬底上的投影面积大于所述下部凹槽在所述衬底上的投影面积。

27、根据本公开的一些实施例，所述在所述第二凹槽内形成有源柱的步骤中，包括：

28、沿所述第二凹槽的内壁通过硅外延生长形成硅柱，所述硅柱的顶面与所述第二光刻胶层的顶面平齐；

29、通过离子注入技术对所述硅柱的顶面进行离子掺杂，以形成所述有源柱；

30、去除被保留下来的所述第二光刻胶层、被保留下来的第一光刻胶层和被保留下来的所述第一介质层。

31、根据本公开的一些实施例，所述在去除部分所述第一氧化层和部分所述介质层，暴露出所述有源柱的顶面，其中被保留下来的所述介质层的顶面与所述有源柱的顶面平齐的步骤之后，在所述有源柱的顶面上形成接触层的步骤之前，所述制备方法还包括：

32、在被保留下来的所述介质层的顶面上和所述有源柱的顶面上形成初始金属层；

33、去除部分所述初始金属层，保留位于所述有源柱顶面上对的所述初始金属层，以形成所述金属层；

34、对所述金属层进行高温回火处理，以形成所述接触层。

35、根据本公开的一些实施例，所述金属层包括钴层、镍层或铂层中的至少一种；

36、所述接触层的材料包括钴化物、镍化物或铂化合物中的至少一种。

37、本公开的第二方面提供一种半导体结构，通过上述半导体结构的制备方法制备得到，所述半导体结构包括：

38、衬底；

39、有源柱，所述有源柱成阵列排布在所述衬底上，以垂直于衬底的平面为纵截面，所述有源柱在所述纵截面上的投影形状包括十字形。

40、根据本公开的一些实施例，所述有源柱包括依次顺序连接的第一段、第二段和第三段，所述第一段与所述衬底连接，其中，所述第二段在所述衬底上的投影面积大于所述第一段在所述衬底上的投影面积，所述第二段在所述衬底上的投影面积大于所述第三段在所述衬底上的投影面积。

41、根据本公开的一些实施例，所述第一段在所述衬底上的投影面积等于所述第三段在所述衬底上的投影面积；或者，

42、所述第一段在所述衬底上的投影面积大于或小于所述第三段在所述衬底上的投影面积。

43、根据本公开的一些实施例，所述半导体结构还包括在所述衬底中的位线，所述位线沿所述有源柱的行方向间隔设置，所述位线的顶面与所述有源柱的底面连接。

44、根据本公开的一些实施例，所述半导体结构还包括沿所述有源柱的列方向间隔设置的字线，所述字线连接同一行中的所述有源柱。

45、根据本公开的一些实施例，所述有源柱的顶面上设有接触层，所述接触层上连接有电容结构。

46、根据本公开的一些实施例，所述电容结构的形状包括柱状或圆筒状。

47、本公开实施例所提供的半导体结构的制备方法及半导体结构中，通过增大有源柱的表面积，进而增大栅极结构的比表面积，从而有效提高半导体结构的栅极控制能力和性能。

48、在阅读并理解了附图和详细描述后，可以明白其他方面。

49、附图说明

50、为了更清楚地说明本公开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，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，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。

51、图1是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制备方法的流程图。

52、图2是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中在衬底中形成第一凹槽的示意图。

53、图3是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成绝缘介质层的示意图。

54、图4是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成位线的示意图。

55、图5是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成第一介质层、第一光刻胶层和第二光刻胶层的示意图。

56、图6是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成第二凹槽的示意图。

57、图7是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成硅柱的示意图。

58、图8是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成有源柱的示意图。

59、图9是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成第一氧化层的示意图。

60、图10是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成字线的示意图。

61、图11是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成介质层的示意图。

62、图12是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中去除部分介质层和部分第一氧化层的示意图。

63、图13是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成初始金属层的示意图。

64、图14是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成接触层的示意图。

65、图15是本公开一个示例性实施例示出的半导体结构的制备方法中形成电容结构的示意图。

66、图16是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制备方法的流程图。