半导体结构及其制备方法与流程

本公开涉及半导体制造，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。

背景技术：

1、动态随机存储器(dynamic random access memory，简称dram)是计算机等电子设备中常用的半导体存储器，其由多个存储单元构成。其中，存储单元包括：存储电容器、以及与存储电容器电连接的晶体管。晶体管包括栅极、源区和漏区。晶体管的栅极用于与字线电连接。晶体管的源区用于构成位线接触区，以通过位线接触结构与位线电连接。晶体管的漏区用于构成存储节点接触区，以通过存储节点接触结构与存储电容器电连接。

2、然而，随着半导体技术的发展，集成电路中器件的特征尺寸越来越小。在半导体工艺进入深亚微米阶段后，dram的尺寸越来越小，位线接触结构及位线的尺寸也相应缩减。因此，限制dram运行速度的主要原因已由晶体管延迟转变为因导电材料互连相关联的电阻及寄生电容(rc)所带来的延迟。因此，如何降低因导电材料互连而产生的不良影响成为了制约半导体器件发展的关键因素之一。

技术实现思路

1、基于此，本公开实施例提供了一种半导体结构及其制备方法，可以在导线结构具有较高深宽比的情况下，减小存储节点接触结构的接触电阻，以及减小存储节点接触结构及邻近导线之间的寄生电容，从而改善半导体结构的电学性能，例如减小因导电材料互连相关联的电阻及寄生电容(rc)所带来的延迟，进而能够提高半导体结构的使用可靠性及良率。

2、一方面，本公开一些实施例提供了一种半导体结构。所述半导体结构包括：

3、衬底；导线结构，间隔设置于所述衬底上方；所述导线结构包括导线和位于所述导线上的隔离结构；所述导线结构沿第一方向延伸；支撑结构，位于所述导线结构背离所述衬底的一侧；所述支撑结构在所述第一方向上间隔设置，并与所述隔离结构连接；所述支撑结构沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向相交；存储节点接触结构，设置于接触孔中；所述接触孔位于相邻所述导线结构及相邻所述支撑结构之间；所述存储节点接触结构与相邻的所述导线结构之间具有第一气隙结构。

4、在一些公开实施例中，存储节点接触结构与相邻的支撑结构之间具有第二气隙结构。

5、在一些公开实施例中，位于相邻两个导线结构及相邻两个支撑结构之间的同一接触孔中设有多个存储节点接触结构。

6、在一些公开实施例中，位于同一接触孔中的相邻存储节点接触结构之间具有第三气隙结构。

7、在一些公开实施例中，所述半导体结构还包括：第一介质层。第一介质层位于相邻导线结构之间，且位于支撑结构的下方。

8、在一些公开实施例中，所述半导体结构还包括：第二介质层。第二介质层位于相邻导线结构之间，且位于存储节点接触结构及支撑结构之间。

9、在一些公开实施例中，存储节点接触结构与相邻的第二介质层之间具有第二气隙结构。

10、在一些公开实施例中，隔离结构包括侧墙隔离结构和顶部隔离结构。侧墙隔离结构位于导线的侧壁上。顶部隔离结构位于侧墙隔离结构和导线的上方。

11、在一些公开实施例中，顶部隔离结构位于相邻的支撑结构之间，且与支撑结构相连接。

12、在一些公开实施例中，所述侧墙隔离结构包括第四气隙结构。

13、另一方面，本公开一些实施例提供了一种半导体结构的制备方法，用于制备如上一些实施例所述的半导体结构，所述制备方法包括如下步骤：

14、提供衬底；在所述衬底上方形成若干个间隔分布的导线结构；所述导线结构包括导线和位于所述导线上的隔离结构；所述导线结构沿第一方向延伸；在所述导线结构背离所述衬底的一侧形成支撑结构；所述支撑结构在所述第一方向上间隔设置，并与所述隔离结构连接；所述支撑结构沿第二方向延伸，所述第二方向与所述第一方向相交；相邻所述导线结构及相邻所述支撑结构之间具有接触孔；在所述接触孔中形成存储节点接触结构；在所述存储节点接触结构与相邻的所述导线结构之间形成第一气隙结构。

15、在一些公开实施例中，所述制备方法还包括：在存储节点接触结构与相邻的支撑结构之间形成第二气隙结构。

16、在一些公开实施例中，所述在接触孔中形成存储节点接触结构，包括：在同一接触孔中形成多个存储节点接触结构。相应的，所述制备方法还包括：在同一接触孔中的相邻存储节点接触结构之间形成第三气隙结构。

17、在一些公开实施例中，所述在所述导线结构背离所述衬底的一侧形成支撑结构之后，所述制备方法还包括：在相邻导线结构之间、支撑结构下方及相邻支撑结构之间填充第一介质材料层；在接触孔中的第一介质材料层中形成存储节点接触结构；去除部分第一介质材料层，形成位于相邻导线结构之间且位于支撑结构下方的第一介质层，形成位于存储节点接触结构与相邻导线结构之间的第一气隙结构。

18、在一些公开实施例中，所述去除部分第一介质材料层，还包括：形成位于存储节点接触结构与相邻支撑结构之间的第二气隙结构。

19、在一些公开实施例中，所述在接触孔中的第一介质材料层中形成存储节点接触结构，包括：在填充第一介质材料层后，去除部分第一介质材料层，形成存储节点接触孔，在存储节点接触孔中填充导电材料形成存储节点接触结构。

20、在一些公开实施例中，形成存储节点接触结构后，所述制备方法还包括：在接触孔中，形成位于存储节点接触结构与支撑结构之间的第二介质层。

21、在一些公开实施例中，所述制备方法还包括：在存储节点接触结构与相邻的第二介质层之间形成第二气隙结构。

22、在一些公开实施例中，所述在接触孔中的第一介质材料层中形成存储节点接触结构，还包括：在同一接触孔中形成多个存储节点接触结构。所述制备方法还包括：在去除部分第一介质材料层的过程中，形成位于相邻存储节点接触结构之间的第三气隙结构。

23、在一些公开实施例中，所述隔离结构包括侧墙隔离结构和顶部隔离结构；在所述衬底上方形成若干个间隔分布的导线结构，还包括：在所述导线的侧壁上形成所述侧墙隔离结构，所述侧墙隔离结构包括第四气隙结构；在所述侧墙隔离结构和所述导线的上方形成所述顶部隔离结构。

24、本公开实施例中，通过在导线结构背离衬底的一侧设置支撑结构，可以利用沿不同方向延伸的支撑结构辅助制备出具有较高深宽比且结构稳定的导线结构。并且，基于前述导线结构和支撑结构的总高度，在相邻导线结构和相邻支撑结构之间形成接触孔，可以有效增大接触孔的体积，以利于在接触孔中制备出具有较大体积的存储节点接触结构，从而减小存储节点接触结构的接触电阻。

25、此外，本公开实施例中，在存储节点接触结构与相邻的导线结构之间设置第一气隙结构，可以利用第一气隙结构有效减小存储节点接触结构与导线之间的寄生电容，以利于减小因前述寄生电容导致的响应延迟。同理，本公开一些实施例在存储节点接触结构与相邻的支撑结构之间设置第二气隙结构，以及在同一接触孔中的相邻存储节点接触结构之间设置第三气隙结构，均有利于有效减小寄生电容，以利于减小寄生电容导致的响应延迟。进一步地，本公开一些实施例在导线结构两侧的侧墙隔离结构中设置第四气隙结构，可以进一步降低导线结构与存储节点接触结构之间的寄生电容。

26、综上，本公开实施例可以有效改善半导体结构的电学性能，以提高半导体结构的使用可靠性及良率。