半导体结构及其制造方法与流程

本申请涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构及其制造方法。

背景技术：

1、半导体器件，例如存储器，包括多条彼此邻近设置的字线，相邻的字线之间由介质层隔开。

2、然而，所述介质层的介电常数较大，使得相邻的字线之间存在较大的寄生电容，影响所述半导体器件的操作速度。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请实施例为解决背景技术中存在的至少一个问题而提供一种半导体结构及其制造方法。

2、为达到上述目的，本申请的技术方案是这样实现的：

3、本申请实施例提供了一种半导体结构的制造方法，包括：

4、在衬底内形成填充有第一介质层且沿第一方向延伸的多条第一沟槽；

5、在所述衬底和所述第一介质层内形成沿第二方向延伸的多条第二沟槽，所述第二沟槽和所述第一沟槽相互交叉，并在所述衬底内限定出多个分立的有源柱；

6、在所述第二沟槽的侧壁沉积第二介质层；

7、在所述第二沟槽内沉积牺牲层，所述牺牲层夹设于所述第二介质层之间；

8、移除部分所述第一介质层和部分所述第二介质层，形成多条沿第二方向延伸的孔洞结构，所述孔洞结构环绕所述有源柱，且相邻的所述孔洞结构被所述牺牲层隔开；

9、在所述孔洞结构内形成字线；

10、移除所述牺牲层，以在相邻的所述字线之间形成气隙。

11、上述方案中，所述第一沟槽将所述衬底限定为多个沿第一方向延伸的结构体；在形成所述第二沟槽之前，所述方法还包括：

12、对所述衬底执行离子注入，分别在所述结构体的顶部和底部形成第一源/漏掺杂区和第二源/漏掺杂区。

13、上述方案中，在所述第二沟槽的侧壁沉积第二介质层之后，所述方法还包括：

14、从所述第二沟槽的底部对所述衬底进行掺杂，形成多条沿第一方向延伸的位线，相邻所述位线之间被所述第一介质层隔开。

15、上述方案中，在所述第二沟槽内沉积牺牲层之后，所述方法还包括：

16、在所述第二沟槽内沉积隔离层，所述隔离层位于所述牺牲层上方，且所述隔离层的两侧与所述第二介质层邻接。

17、上述方案中，移除部分所述第一介质层和部分所述第二介质层，形成多个沿第二方向延伸的孔洞结构之前，所述方法还包括：

18、移除预设厚度的第一介质层和第二介质层，以暴露出所述隔离层的侧表面以及所述有源柱的部分侧表面；其中，所述预设厚度大于或等于所述隔离层的厚度；

19、在隔离层的所述侧表面和有源柱的所述部分侧表面上沉积第三介质层。

20、上述方案中，所述第三介质层具有暴露所述第一介质层的多个第一开口；形成多个沿第二方向延伸的孔洞结构，包括：采用湿法刻蚀工艺从所述第一开口移除部分所述第一介质层和部分所述第二介质层，形成所述孔洞结构。

21、上述方案中，在所述孔洞结构内形成字线之前，所述方法包括:

22、在所述有源柱被所述孔洞结构环绕的表面形成栅介质层。

23、上述方案中，在移除所述牺牲层之前，所述方法还包括：

24、在所述衬底上沉积第四介质层，所述第四介质层至少覆盖所述衬底及所述字线的上表面。

25、上述方案中，所述衬底包括存储区和外围区；移除所述牺牲层，包括：

26、从所述第四介质层的上表面往下刻蚀至所述牺牲层，形成至少一个第二开口，所述第二开口位于所述外围区；

27、采用湿法刻蚀工艺移除所述牺牲层。

28、本申请实施例还提供了一种半导体结构，包括：

29、衬底，所述衬底内包括多条沿第一方向延伸的第一沟槽和多条沿第二方向延伸的第二沟槽，所述第一沟槽和所述第二沟槽相互交叉在所述衬底内限定出多个分立的有源柱；

30、第一介质层，位于所述第一沟槽底部；

31、第二介质层，覆盖所述第二沟槽底部的侧壁；

32、气隙，位于所述第二沟槽内；

33、多条沿第二方向延伸的字线，位于所述第一沟槽和所述第二沟槽内；所述字线环绕所述有源柱且覆盖所述第一介质层和所述第二介质层的上表面；

34、其中，相邻的所述字线由所述气隙隔开。

35、上述方案中，所述气隙沿第二方向延伸，所述气隙的上表面与所述字线的上表面平齐或高于所述字线的上表面，且所述气隙在延伸的方向上具有均匀的宽度和高度。

36、上述方案中，所述气隙在垂直所述衬底的方向上延伸至所述第二沟槽的底部，所述第二介质层位于所述气隙的两侧。

37、上述方案中，所述半导体结构还包括：隔离层，所述隔离层位于所述第二沟槽内，且位于所述气隙上方。

38、上述方案中，所述半导体结构还包括：第三介质层，位于所述字线上方，且覆盖所述隔离层的侧表面和所述有源柱的部分侧表面。

39、上述方案中，所述半导体结构还包括：第四介质层，所述第四介质层至少覆盖所述衬底及所述字线的上表面。

40、上述方案中，所述半导体结构还包括：栅介质层，所述栅介质层位于所述字线与所述有源柱之间。

41、上述方案中，所述半导体结构还包括：多条沿第一方向延伸的位线，所述位线是通过掺杂所述第二沟槽的底部形成，相邻的所述位线之间被所述第一介质层隔开。

42、上述方案中，所述半导体结构还包括：第一源/漏掺杂区和第二源/漏掺杂区，所述第一源/漏掺杂区位于所述有源柱的顶部，所述第二源/漏掺杂区位于所述有源柱的底部。

43、本申请实施例所提供的半导体结构及其制造方法，其中，所述制造方法包括：在衬底内形成填充有第一介质层且沿第一方向延伸的多条第一沟槽；在所述衬底和所述第一介质层内形成沿第二方向延伸的多条第二沟槽，所述第二沟槽和所述第一沟槽相互交叉，并在所述衬底内限定出多个分立的有源柱；在所述第二沟槽的侧壁沉积第二介质层；在所述第二沟槽内沉积牺牲层，所述牺牲层夹设于所述第二介质层之间；移除部分所述第一介质层和部分所述第二介质层，形成多条沿第二方向延伸的孔洞结构，所述孔洞结构环绕所述有源柱，且相邻的所述孔洞结构被所述牺牲层隔开；在所述孔洞结构内形成字线；移除所述牺牲层，以在相邻的所述字线之间形成气隙。所述气隙具有较低的介电常数，可以降低所述半导体结构内的相邻字线之间的寄生电容，从而提高所述半导体结构的性能。

技术特征：

1.一种半导体结构的制造方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述第一沟槽将所述衬底限定为多个沿第一方向延伸的结构体；在形成所述第二沟槽之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述第二沟槽的侧壁沉积第二介质层之后，所述方法还包括：

4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述第二沟槽内沉积牺牲层之后，所述方法还包括：

5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于，移除部分所述第一介质层和部分所述第二介质层，形成多个沿第二方向延伸的孔洞结构之前，所述方法还包括：

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，所述第三介质层具有暴露所述第一介质层的多个第一开口；形成多个沿第二方向延伸的孔洞结构，包括：采用湿法刻蚀工艺从所述第一开口移除部分所述第一介质层和部分所述第二介质层，形成所述孔洞结构。

7.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述孔洞结构内形成字线之前，所述方法包括:

8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在移除所述牺牲层之前，所述方法还包括：

9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于，所述衬底包括存储区和外围区；移除所述牺牲层，包括：

10.一种半导体结构，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，所述气隙沿第二方向延伸，所述气隙的上表面与所述字线的上表面平齐或高于所述字线的上表面，且所述气隙在延伸的方向上具有均匀的宽度和高度。

12.根据权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，所述气隙在垂直所述衬底的方向上延伸至所述第二沟槽的底部，所述第二介质层位于所述气隙的两侧。

13.根据权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：隔离层，所述隔离层位于所述第二沟槽内，且位于所述气隙上方。

14.根据权利要求13所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：第三介质层，位于所述字线上方，且覆盖所述隔离层的侧表面和所述有源柱的部分侧表面。

15.根据权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：第四介质层，所述第四介质层至少覆盖所述衬底及所述字线的上表面。

16.根据权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：栅介质层，所述栅介质层位于所述字线与所述有源柱之间。

17.根据权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：多条沿第一方向延伸的位线，所述位线是通过掺杂所述第二沟槽的底部形成，相邻的所述位线之间被所述第一介质层隔开。

18.根据权利要求10所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括：第一源/漏掺杂区和第二源/漏掺杂区，所述第一源/漏掺杂区位于所述有源柱的顶部，所述第二源/漏掺杂区位于所述有源柱的底部。

技术总结
本申请实施例公开了一种半导体结构及其制造方法，所述方法包括：在衬底内形成填充有第一介质层且沿第一方向延伸的多条第一沟槽；在所述衬底和所述第一介质层内形成沿第二方向延伸的多条第二沟槽，所述第二沟槽和所述第一沟槽相互交叉，并在所述衬底内限定出多个分立的有源柱；在所述第二沟槽的侧壁沉积第二介质层；在所述第二沟槽内沉积牺牲层，所述牺牲层夹设于所述第二介质层之间；移除部分所述第一介质层和部分所述第二介质层，形成多条沿第二方向延伸的孔洞结构，所述孔洞结构环绕所述有源柱，且相邻的所述孔洞结构被所述牺牲层隔开；在所述孔洞结构内形成字线；移除所述牺牲层，以在相邻的所述字线之间形成气隙。

技术研发人员：邵光速,肖德元,邱云松
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：2024/1/12