半导体结构及其形成方法与流程

本技术涉及存储器制作领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

背景技术：

1、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)是计算机中常用的半导体存储器件，由许多重复的存储单元组成。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。

2、现有技术中的dram的形成方法，形成的电容器的内电极容易产生弯曲而造成短路。

技术实现思路

1、鉴于此，本技术提供了一种半导体结构及其形成方法，能防止内电极弯曲带来的短路。

2、为此，本技术一些实施例中提供了一种半导体结构的形成方法，包括：

3、提供基底；

4、在所述基底上形成牺牲层和位于牺牲层上的支撑层；

5、去除部分所述支撑层和牺牲层，在所述支撑层和牺牲层中形成若干电容孔；

6、在所述电容孔的侧壁表面形成外电极层；

7、在所述外电极层侧壁表面形成电介质层；

8、去除外电极层之间剩余的牺牲层，在去除剩余的牺牲层的位置形成空腔；

9、在所述电介质层的表面以及电容孔的底部表面形成内电极层；

10、形成填充满空腔的第一导电层，所述第一导电层与所述外电极层接触；

11、在所述内电极层上形成填充满剩余的电容孔的第二导电层；

12、形成覆盖所述第二导电层、电介质层、外电极层、内电极层和支撑层的隔离层；

13、在隔离层中形成若干暴露出所述第一导电层和外电极层的开口；

14、在所述隔离层表面上和开口中形成与所述第一导电层和外电极层电连接的连接结构。

15、在一些实施例中，所述基底中形成有若干电极接触结构，相邻所述电极接触结构通过绝缘层隔离，所述若干电容孔暴露出相应的电极接触结构。

16、在一些实施例中，所述牺牲层的材料与所述支撑层和绝缘层的材料不相同。

17、在一些实施例中，所述在所述支撑层和牺牲层中形成若干电容孔的过程包括：采用干法刻蚀工艺，去除部分所述支撑层和牺牲层，在所述支撑层和牺牲层中形成初始电容孔；采用第一湿法刻蚀工艺，减薄所述初始电容孔的侧壁的牺牲层，使得初始电容孔的尺寸变大；采用第二湿法蚀刻工艺，去除部分所述支撑层和绝缘层，形成电容孔。

18、在一些实施例中，相邻所述电容孔之间的牺牲层的最小厚度小于所述电容孔直径的五分之一。

19、在一些实施例中，所述外电极层的形成过程包括：在所述电容孔的侧壁和底部表面以及所述支撑层的表面形成外电极材料层；采用无掩膜刻蚀工艺，去除位于所述电容孔的底部表面以及所述支撑层的表面的外电极材料层，所述电容孔侧壁剩余的外电极材料层作为外电极层。

20、在一些实施例中，所述电介质层的形成过程包括：在所述外电极层的侧壁表面、电容孔的底部表面以及所述支撑层的表面形成电介质材料层；采用无掩膜刻蚀工艺，去除位于电容孔的底部表面以及所述支撑层的表面的电介质材料层，所述外电极层的侧壁表面剩余的电介质材料层作为电介质层。

21、在一些实施例中，所述在所述电介质层的表面以及电容孔的底部表面形成内电极层的步骤和所述形成填充满空腔的第一导电层的步骤同步进行。

22、在一些实施例中，所述在所述电介质层的表面以及电容孔的底部表面形成内电极层和所述形成填充满空腔的第一导电层的过程包括：在所述空腔中、支撑层表面、电介质层表面以及电容孔的底部形成内电极材料层；形成所述内电极材料层后，在所述内电极材料层上形成填充满剩余的电容孔的第二导电层；形成第二导电层后，将所述空腔中的内电极材料层与所述电容孔中的内电极材料层断开，所述空腔中剩余的内电极材料层作为第一导电层，所述电容孔中剩余的内电极材料层作为内电极层。

23、在一些实施例中，所述形成电介质层后，去除外电极层之间剩余的牺牲层，在去除牺牲层的位置形成空腔的过程包括：在所述支撑层表面上、外电极层和电介质层顶部表面上以及电容孔上方形成掩膜层，所述掩膜层中形成暴露相邻所述电容孔之间的部分支撑层表面的第一开口；以所述掩膜层为掩膜，沿第一开口刻蚀所述暴露的支撑层，暴露出底部的牺牲层的表面；沿暴露的牺牲层的位置去除所有牺牲层，在去除牺牲层的位置形成空腔；去除所述掩膜层。

24、本技术一些实施例中还提供了一种半导体结构，包括：

25、基底；

26、位于所述基底上分立的若干环状的外电极层；

27、位于所述外电极内侧壁的电介质层；

28、位于电介质层内侧壁以及外电极层的环内的基底表面的内电极层；

29、填充所述外电极层的环外空间的第一导电层，所述第一导电层与所述外电极层接触；

30、填充所述内电极层的环内空间的第二导电层，所述第二导电层与所述内电极层连接；

31、覆盖所述第二导电层、电介质层、外电极层和内电极层的隔离层，所述隔离层中形成有暴露出所述第一导电层和所述外电极层的开口；

32、位于所述隔离层表面上和开口中与所述第一导电层和外电极层连接的连接结构。

33、在一些实施例中，所述基底中具有若干电极接触结构，相邻所述电极接触结构通过绝缘层隔离，所述外电极层与相应的电极接触结构连接。

34、在一些实施例中，所述外电极层、第一导电层和内电极层的材料相同。

35、在一些实施例中，所述外电极层、第一导电层和内电极层的材料为氮化钛。

36、在一些实施例中，所述第二导电层的材料为掺杂的多晶硅，所述电介质层的材料为高介电常数材料。

37、在一些实施例中，所述外电极层之间还具有支撑层，所述支撑层与所述外电极层的外侧壁接触。

38、本技术前述一些实施例中的半导体结构的形成方法，在所述支撑层和牺牲层中形成若干电容孔后，在所述电容孔的侧壁表面形成外电极层；在所述外电极层侧壁表面形成电介质层；去除外电极层之间剩余的牺牲层，在去除剩余的牺牲层的位置形成空腔；在所述电介质层的表面以及电容孔的底部表面形成内电极层；形成填充满空腔的第一导电层，所述第一导电层与所述外电极层接触；在所述内电极层上形成填充满剩余的电容孔的第二导电层；形成覆盖所述第二导电层、电介质层、外电极层、内电极层和支撑层的隔离层；在隔离层中形成若干暴露出所述第一导电层和外电极层的开口；在所述隔离层表面上和开口中形成与所述第一导电层和外电极层电连接的连接结构。由于先在电容孔的侧壁形成外电极层，然后在外电极层表面形成电介质层，在去除剩余的牺牲层形成空腔后，虽然外电极层一侧表面悬空(为空腔)，但是外电极的另一侧表面由于具有电介质层，电介质层与外电极层具有相互支撑的作用，因而使得外电极层不会或者不容易产生弯曲而发生短路，在形成空腔后，在所述电介质层的表面以及电容孔的底部表面形成内电极层，由于内电极的一侧表面能被电介质层与外电极层的双层结构支撑，因而使得内电极层也不会或者不容易产生弯曲而发生短路，从而提高电容器的电学性能。

39、进一步，在一些实施例中，所述在所述电介质层的表面以及电容孔的底部表面形成内电极层和所述形成填充满空腔的第一导电层的过程包括：在所述空腔中、支撑层表面、电介质层表面以及电容孔的底部形成内电极材料层；形成所述内电极材料层后，在所述内电极材料层上形成填充满剩余的电容孔的第二导电层；形成第二导电层后，将所述空腔中的内电极材料层与所述电容孔中的内电极材料层断开，所述空腔中剩余的内电极材料层作为第一导电层，所述电容孔中剩余的内电极材料层作为内电极层。通过前述过程，使得第一导电层和外电极层的形成过程可以同步进行，节省了工艺步骤，并且形成第二导电层后，第二导电层和电介质层可以直接限定外电极材料层需要被去除的部分，因而无需形成掩膜层直接将外电极材料层刻蚀断开，从而进一步节省了工艺步骤。