半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器与流程

本公开涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器。

背景技术：

1、晶体管被广泛地用作半导体存储器中的开关器件或驱动装置。例如，在动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)中，晶体管可以用于控制存储单元中的电容。对半导体存储器而言，追求的始终是更快的速度、更低的功耗和更高的存储密度。然而，在器件尺寸缩小的前提下，还要保证半导体存储器的存储容量不能变小，这给半导体存储器的设计带来很多挑战。

技术实现思路

1、本公开实施例提供了一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器：

2、第一方面，本公开实施例提供了一种半导体结构的制备方法，该方法包括：

3、提供衬底；

4、于所述衬底上方形成堆叠结构；

5、对所述堆叠结构进行图案化处理，将所述堆叠结构分割为沟道区域、第一源漏区域和第二源漏区域；其中，所述沟道区域沿第二方向延伸，所述第一源漏区域和所述第二源漏区域均沿第一方向延伸，且所述第一源漏区域和所述第二源漏区域位于所述沟道区域的同一侧；

6、于所述第一源漏区域和所述第二源漏区域中分别形成沿所述第一方向延伸的第一源漏结构和第二源漏结构；

7、于所述沟道区域中形成沿所述第二方向延伸的沟道结构。

8、在一些实施例中，所述于所述衬底上方形成堆叠结构，包括：

9、于所述衬底上方形成衬底隔离层；

10、于所述衬底隔离层上方形成至少一层堆叠层；

11、于所述至少一层堆叠层上方形成支撑层；

12、其中，所述于所述衬底上方形成至少一层堆叠层，包括：

13、于所述衬底隔离层上方形成所述支撑层，于所述支撑层上方形成第一隔离层，于所述第一隔离层上方形成第一保护层，于所述第一保护层上方形成牺牲层，于所述牺牲层上方形成第二保护层，于所述第二保护层上方形成第二隔离层，形成一层所述堆叠层；

14、重复执行形成一层所述堆叠层的步骤，直至得到所述至少一层堆叠层。

15、在一些实施例中，所述衬底隔离层、所述第一隔离层和所述第二隔离层的材料包括二氧化硅；所述支撑层的材料包括氮化硅；所述第一保护层和所述第二保护层的材料包括low k材料，所述牺牲层的材料包括非掺杂多晶硅。

16、在一些实施例中，在所述对所述堆叠结构进行图案化处理之前，所述方法还包括：

17、去除部分所述牺牲层，在所述堆叠层中形成第一凹槽；

18、于所述第一凹槽中形成第一金属层；

19、所述对所述堆叠结构进行图案化处理，将所述堆叠结构分割为沟道区域、第一源漏区域和第二源漏区域，包括：

20、对所述堆叠结构和所述第一金属层进行图案化处理，在所述堆叠结构中形成分割沟槽，所述分割沟槽将所述堆叠结构分割为所述沟道区域、所述第一源漏区域、所述第二源漏区域，所述分割沟槽将所述第一金属层分割为第一金属柱和第二金属柱，且所述第一金属柱和所述第二金属柱均沿第一方向延伸；

21、其中，所述堆叠结构中还包括电容区域和字线区域，所述电容区域沿所述第一方向延伸，且所述电容区域与所述第一源漏区域连接；所述字线区域位于所述沟道区域的远离所述电容区域的一侧，且所述字线区域与所述沟道区域连接。

22、在一些实施例中，所述方法还包括：

23、于所述分割沟槽中形成支撑结构；

24、于所述支撑结构中形成狭缝；其中，所述狭缝形成于所述支撑结构与所述电容区域的交界处；

25、去除位于所述狭缝之间的电容区域中的所述衬底隔离层、所述支撑层、所述第一隔离层、所述第一保护层、所述第二保护层和所述第二隔离层，以暴露位于所述电容区域的所述第一金属柱，被暴露的所述第一金属柱形成下电极层，未暴露的所述第一金属柱位于所述第一源漏区域，形成第一电极结构；

26、于所述下电极层的表面形成介质层、上电极层和填充结构。

27、在一些实施例中，所述于所述第一源漏区域和所述第二源漏区域中分别形成沿所述第一方向延伸的第一源漏结构和第二源漏结构，包括：

28、去除剩余的所述牺牲层，在所述堆叠层中形成第二凹槽，所述第二凹槽暴露所述第一电极结构和所述第二金属柱；

29、于所述第二凹槽中形成初始源漏结构；

30、去除部分所述初始源漏结构，保留与所述第一电极结构连接的部分初始源漏结构以及保留与所述第二金属柱连接的部分初始源漏结构，形成所述第一源漏结构和所述第二源漏结构；

31、其中，与所述第一电极结构连接的部分初始源漏结构形成第一源漏结构，与所述第二金属柱连接的部分初始源漏结构形成第二源漏结构。

32、在一些实施例中，在所述去除部分所述初始源漏结构时，所述方法还包括：

33、去除不位于所述第一源漏结构和所述第二源漏结构的表面的所述第一保护层和所述第二保护层，形成第三凹槽，所述第三凹槽暴露部分所述第一隔离层和部分所述第二隔离层；

34、所述于所述沟道区域中形成沿所述第二方向延伸的沟道结构，包括：

35、于所述第三凹槽中形成初始沟道层，且所述初始沟道层形成在被暴露的所述第一隔离层、所述第二隔离层、所述第一源漏结构、所述第二源漏结构、所述第一保护层和所述第二保护层的表面；其中，所述初始沟道层包括初始上沟道层、初始下沟道层和沟道连接层，所述初始上沟道层形成在所述第二隔离层的表面，所述初始下沟道层形成在所述第一隔离层的表面，所述沟道连接层形成在所述第一源漏结构、所述支撑结构和所述第二源漏结构的表面；

36、沿所述第一方向去除部分所述初始上沟道层和部分所述初始下沟道层，保留的所述初始上沟道层形成上沟道层，保留的所述初始下沟道层形成下沟道层；

37、其中，所述上沟道层、所述下沟道层和所述沟道连接层组成所述沟道结构。

38、在一些实施例中，所述初始源漏结构和所述初始沟道层的材料包括下述至少之一：氧化铟、氧化锌、铟锌氧化物、铟稼氧化物、铟稼锌氧化物、铟锌锡氧化物、氧氮化锌。

39、在一些实施例中，所述初始上沟道层和所述初始下沟道层之间形成有第四凹槽，在所述沿所述第一方向去除部分所述初始上沟道层和部分所述下沟道层之前，所述方法还包括：

40、于所述第四凹槽中形成沟道牺牲层；

41、所述沿所述第一方向去除部分所述初始上沟道层和部分所述下沟道层，包括：

42、以所述沟道牺牲层作为所述初始沟道层的刻蚀保护层，沿所述第一方向对所述初始上沟道层和所述初始下沟道层进行刻蚀处理，去除部分所述初始上沟道层和部分所述下沟道层；

43、去除所述沟道牺牲层。

44、在一些实施例中，所述方法还包括：

45、去除部分所述第一隔离层和部分所述第二隔离层，在所述支撑层之间形成第五凹槽，所述第五凹槽暴露所述上沟道层和所述下沟道层；

46、于被所述第五凹槽暴露的所述沟道结构和所述支撑层的表面形成第三隔离层；其中，形成于所述沟道结构的表面的所述第三隔离层形成栅介质层；

47、于所述第三隔离层之间形成第二金属层；其中，形成于所述沟道区域中的所述第二金属层形成栅导电层，形成于字线区域的所述第二金属层形成字线，所述字线沿第二方向延伸。

48、在一些实施例中，所述方法还包括：

49、对所述堆叠结构和所述支撑结构进行图案化处理，形成位线沟槽，所述位线沟槽暴露所述第二金属柱的远离所述第二源漏结构的一侧；

50、于所述位线沟槽中形成位线，所述位线沿第三方向延伸。

51、在一些实施例中，所述沟道结构、所述栅介质层和所述栅导电层组成栅极结构，沿所述第二方向，排列有多个所述栅极结构，所述方法还包括：

52、对所述堆叠结构进行图案化处理，于相邻的所述栅极结构之间形成分割沟槽；

53、于所述分割沟槽中形成隔离结构，以将多个所述栅极结构分割开。

54、第二方面，本公开实施例提供了一种半导体结构，包括：

55、衬底；

56、形成于所述衬底上方的堆叠结构；所述堆叠结构包括沟道区域、第一源漏区域和第二源漏区域；其中，所述沟道区域沿第二方向延伸，所述第一源漏区域和所述第二源漏区域均沿第一方向延伸，且所述第一源漏区域和所述第二源漏区域位于所述沟道区域的同一侧；

57、形成于所述第一源漏区域中的第一源漏结构和形成于所述第二源漏区域中的第二源漏结构，且所述第一源漏结构和所述第二源漏结构均沿所述第一方向延伸；

58、形成于所述沟道区域中的沟道结构，且所述沟道结构沿所述第二方向延伸。

59、在一些实施例中，在所述沟道区域，所述堆叠结构包括：

60、衬底隔离层；

61、形成于所述衬底隔离层上方的至少一层堆叠层；

62、形成于所述至少一层堆叠层上方的支撑层；

63、其中，所述堆叠层包括支撑层、第一隔离层、栅极结构和第二隔离层；其中，所述栅极结构包括所述沟道结构、形成于所述沟道结构的表面的栅介质层和形成于所述栅介质层的表面的栅导电层。

64、在一些实施例中，所述沟道结构、所述第一源漏结构和所述第二源漏结构的材料包括下述至少之一：氧化铟、氧化锌、铟锌氧化物、铟稼氧化物、铟稼锌氧化物、铟锌锡氧化物、氧氮化锌。

65、在一些实施例中，在所述第一源漏区域，所述堆叠层包括所述支撑层、形成于所述支撑层上方的所述第一隔离层、形成于所述第一隔离层上方的第一保护层、形成于所述第一保护层上方的所述第一源漏结构，形成于所述第一源漏结构上方的第二保护层，形成于所述第二保护层上方的第二隔离层；

66、在所述第二源漏区域，所述堆叠层包括所述支撑层、形成于所述支撑层上方的所述第一隔离层、形成于所述第一隔离层上方的第一保护层、形成于所述第一保护层上方的所述第二源漏结构，形成于所述第二源漏结构上方的第二保护层，形成于所述第二保护层上方的第二隔离层。

67、在一些实施例中，所述衬底隔离层、所述第一隔离层、所述第二隔离层的材料包括二氧化硅；所述支撑层的材料包括氮化硅；所述第一保护层和所述第二保护层的材料包括low k材料。

68、在一些实施例中，所述堆叠结构中还包括电容区域和字线区域，所述电容区域沿所述第一方向延伸，且所述电容区域与所述第一源漏区域连接；所述字线区域位于所述沟道区域的远离所述电容区域的一侧，且所述字线区域与所述沟道区域连接。

69、在一些实施例中，所述半导体结构还包括第三隔离层，所述第三隔离层形成在所述沟道结构、所述第一隔离层、所述第二隔离层和所述支撑层的表面，其中，形成在所述沟道区域的所述第三隔离层形成所述栅介质层；

70、在所述字线区域，所述堆叠层包括：

71、所述支撑层、所述第三隔离层和字线；

72、其中，所述字线形成在所述第三隔离层之间。

73、在一些实施例中，所述半导体结构还包括支撑结构；所述支撑结构将所述堆叠结构分割为所述沟道区域、所述第一源漏区域和所述第二源漏区域。

74、在一些实施例中，所述半导体结构还包括沿第一方向延伸的第一金属柱，所述第一金属柱的一部分形成在所述第一源漏区域内的所述第一保护层和所述第二保护层之间，形成第一电极结构，且与所述第一源漏结构连接；所述第一金属柱的另一部分形成在所述电容区域内，形成下电极层，所述下电极层的表面形成有介质层，所述介质层的表面形成有上电极层，所述上电极层的间隙中形成有填充结构。

75、在一些实施例中，所述半导体结构还包括位线和第二金属柱；其中，

76、所述位线沿第三方向延伸；

77、所述第二金属柱沿所述第一方向延伸，所述第二金属柱的一部分形成在位于所述第二源漏区域的所述第一保护层和所述第二保护层之间，且与所述第二源漏区域连接，所述第二金属柱的另一部分形成在位线内。

78、在一些实施例中，所述栅导电层、所述栅介质层和所述沟道结构形成栅极结构，沿所述第二方向，排列有多个所述栅极结构，所述半导体结构还包括分割结构，所述分割结构将所述栅极结构分割开。

79、第三方面，本公开实施例提供了一种半导体存储器，包括第二方面任一项所述的半导体结构。

80、本公开实施例提供了一种半导体结构的制备方法、半导体结构和半导体存储器，该方法包括：提供衬底；于衬底上方形成堆叠结构；对堆叠结构进行图案化处理，将堆叠结构分割为沟道区域、第一源漏区域和第二源漏区域；其中，沟道区域沿第二方向延伸，第一源漏区域和第二源漏区域均沿第一方向延伸，且第一源漏区域和第二源漏区域位于沟道区域的同一侧；于第一源漏区域和第二源漏区域中分别形成沿第一方向延伸的第一源漏结构和第二源漏结构；于沟道区域中形成沿第二方向延伸的沟道结构。这样，在堆叠的半导体结构中，晶体管由沿第一方向延伸的沟道区域、位于沟道区域的同一侧且均沿第二方向延伸的第一源漏区域和第二源漏区域组成，三者形成横向u型晶体管，基于这种晶体管结构，有利于提高半导体结构的集成度，缩小半导体结构的面积。