用于三维动态随机存取存储器的方法与结构与流程

本原理的实施方式大体而言涉及半导体制造。

背景技术：

1、数据的储存和取回已经成为计算行业的许多方法的限制因素。存储器设备可容易地遏制现代计算设备的整体性能。为了使存储器更快，存储器结构已经缩小到极小的尺寸，从而大大增加了存储器结构的密度。二维存储器结构开始达到关于存储器结构密度的理论极限。发明人已经观察到三维存储器结构可能是进一步增加存储器密度的关键。然而，与二维存储器设备相比，三维存储器设备需要在结构和处理上进行重大改变。

2、因此，发明人提供了用于具有可扩展尺寸的三维存储器的方法及结构，其允许存储器密度超出当前技术的能力。

技术实现思路

1、本文提供了用于形成具有可扩展尺寸的三维存储器结构的方法及装置。

2、在一些实施方式中，一种用于形成三维动态随机存取存储器(three-dimensionaldynamic random-access memory,3d dram)结构的方法可包括以下步骤：使用异质外延处理在基板上沉积结晶硅(c-si)材料和结晶硅锗(c-sige)材料的交替层；以及将具有至少一个高深宽比(high aspect ratio；har)孔的孔图案蚀刻到基板中，孔图案被配置为向c-si材料和c-sige材料的交替层提供化学通路，以横向蚀刻或沉积材料来形成3d dram结构的3d dram特征，而无需随后对基板中的孔进行har蚀刻来形成3d dram特征。

3、在一些实施方式中，该方法可进一步包括：合并通过蚀刻在孔图案的一部分之间的材料所形成的孔图案的该部分，以形成3d dram结构的有源区隔离狭槽；在不同的孔中沉积不同的材料，以阻挡或允许用于3d dram单元形成的横向或竖直凹陷处理；形成隔离狭槽，该隔离狭槽具有第一介电材料的衬垫，该衬垫可通过暴露于氟化氢(hf)而被移除，并且该隔离狭槽具有填充有不受hf影响的第二介电材料的端部，该隔离狭槽被配置为提供横向单元隔离并为3d dram结构提供结构支撑；形成3d dram结构的电容器的下部电极，该下部电极被支撑在隔离狭槽的填充有第二介电材料的一个或多个端部处，以及移除隔离狭槽的第一介电材料的衬垫，以提供空间来利用高介电常数顶部电极材料进行填充，以增加3ddram结构的3d dram单元电容，同时维持对下部电极的结构支撑；使用掩模和蚀刻c-si材料和c-sige材料两者的蚀刻处理来蚀刻该孔图案；从至少一个har孔的内部选择性蚀刻该c-sige材料，以形成从至少一个har孔的侧壁延伸的横向特征；选择性地蚀刻至少一个har孔中的c-si材料，以增加至少一个har孔的尺寸和横向特征的高度；和/或蚀刻至少一个har孔中的c-si材料和c-sige材料，以增加至少一个har孔的尺寸、横向特征的高度和后续特征延伸到c-sige材料中的的宽度。

4、在一些实施方式中，一种用于形成三维动态随机存取存储器(3d dram)结构的方法可包括以下步骤：使用异质外延处理在基板上沉积结晶硅(c-si)材料和结晶硅锗(c-sige)材料的交替层；将具有至少一个高深宽比(har)孔的孔图案蚀刻到基板中，孔图案被配置为向c-si材料和c-sige材料的交替层提供化学通路，以横向蚀刻或沉积材料来形成3ddram结构的3d dram特征，而无需随后对基板中的孔进行har蚀刻来形成3d dram特征；合并通过蚀刻在孔图案的一部分之间的材料所形成的孔图案的该部分，以形成3d dram结构的狭槽特征；从至少一个狭槽特征形成隔离狭槽，该隔离狭槽具有第一介电材料的衬垫，衬垫可通过暴露于氟化氢(hydrogen fluoride；hf)而被移除，并且该隔离狭槽具有填充有不受hf影响的第二介电材料的端部，该隔离狭槽被配置为提供横向单元隔离并为3d dram结构提供结构支撑；形成3d dram结构的电容器的下部电极，该下部电极被支撑在隔离狭槽的填充有第二介电材料的一个或多个端部处；以及移除隔离狭槽的第一介电材料的衬垫，以提供空间来利用高介电常数顶部电极材料进行填充，以增加3d dram单元电容，同时维持对下部电极的结构支撑。

5、在一些实施方式中，该方法可进一步包括以下步骤：在两个隔离狭槽之间蚀刻字线孔以形成字线结构，通过字线孔的顶部开口选择性蚀刻c-sige材料，以形成延伸到两个隔离狭槽的横向字线特征，通过延伸横向字线特征直到被两个隔离狭槽限制，来形成3ddram结构的源极/漏极和间隔件，在该字线孔中沉积掺杂氧化物的共形层，回蚀掺杂氧化物的共形层，以为3d dram结构的源极/漏极留下掺杂区域，在字线孔中沉积栅极氧化物层，以及沉积栅电极以填充该字线孔；在两个字线结构之间各向异性地蚀刻狭缝以形成位线结构，从狭缝的顶部开口在狭缝中横向地选择性蚀刻c-sige材料，通过从狭缝的顶部开口化学地沉积和蚀刻来形成位线结构，以及在位线结构中形成导电屏蔽层，以减少多条位线之间的噪声耦合；使用掩模和蚀刻c-si材料和c-sige材料两者的蚀刻处理来蚀刻该孔图案；从至少一个har孔的内部选择性蚀刻该c-sige材料，以形成从至少一个har孔的侧壁延伸的横向特征；选择性地蚀刻至少一个har孔中的c-si材料，以增加至少一个har孔的尺寸和横向特征的高度，或者蚀刻至少一个har孔中的该c-si材料和该c-sige材料，以增加至少一个har孔的尺寸、横向特征的高度和后续特征延伸到c-sige材料中的的宽度；和/或在不同的孔中沉积不同的材料，以阻挡或允许用于3d dram单元形成的横向或竖直凹陷处理。

6、在一些实施方式中，一种用于在三维动态随机存取存储器(3d dram)中使用的结构可包括：3d dram的至少一个竖直字线特征，至少一个竖直字线特征是经由结晶硅(c-si)和结晶硅锗(c-sige)交替层的堆叠中的高深宽比(har)中心孔形成的；以及3d dram的至少一个水平位线特征，该至少一个水平位线特征与3d dram的至少一个竖直字线特征垂直相邻。

7、在一些实施方式中，该结构可进一步包括：其中3d dram的至少一个竖直字线特征具有至少一个全环绕栅极(gate all-around；gaa)晶体管结构，其中至少一个gaa晶体管结构具有与har中心孔对称并且自对准的横向源极/漏极掺杂区域和间隔件，其中3d dram的至少一个水平位线特征具有屏蔽件，该屏蔽件被配置为减少在至少一个水平位线特征上形成的噪声耦合，和/或其中3d dram的至少一个竖直字线特征位于两个隔离特征之间，该两个隔离特征被配置为向3d dram提供结构支撑。

8、下面公开了其他及进一步的实施方式。

技术特征：

1.一种用于形成三维动态随机存取存储器(3d dram)结构的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括以下步骤：

6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括以下步骤：

8.根据权利要求7所述的方法，进一步包括以下步骤：

9.一种用于形一三维动态随机存取存储器(3d dram)结构的方法，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：

11.根据权利要求10所述的方法，进一步包括以下步骤：

12.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：

13.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：

14.根据权利要求13所述的方法，进一步包括以下步骤：

15.根据权利要求9所述的方法，进一步包括以下步骤：

16.一种用于在三维动态随机存取存储器(3d dram)中使用的结构，包括：

17.根据权利要求16所述的结构，其中所述3d dram的所述至少一个竖直字线特征具有至少一个全环绕栅极(gaa)晶体管结构。

18.根据权利要求17所述的结构，其中所述至少一个gaa晶体管结构具有与所述har中心孔对称并且自对准的横向源极/漏极掺杂区域和间隔件。

19.根据权利要求16所述的结构，其中所述3d dram的所述至少一个水平位线特征具有屏蔽件，所述屏蔽件被配置为减少在所述至少一个水平位线特征上形成的噪声耦合。

20.根据权利要求16所述的结构，其中所述3d dram的所述至少一个竖直字线特征位于两个隔离特征之间，所述两个隔离特征被配置为向所述3d dram提供结构支撑。

技术总结
公开了用于形成三维动态随机存取存储器(3D DRAM)结构的方法，这些方法利用高深宽比孔的栅格图案来形成3D DRAM的后续特征。该方法可包括使用异质外延处理在基板上沉积结晶硅(c‑Si)和结晶硅锗(c‑SiGe)的交替层，并在该基板中HAR蚀刻孔图案。这些孔被配置为提供化学通路来横向蚀刻或沉积材料，以形成3D DRAM特征，而不需要随后对孔进行HAR蚀刻来形成3D DRAM特征。

技术研发人员：弗雷德里克·大卫·费什伯恩,阿文德·库玛,索尼·瓦吉斯,姜昌锡,姜声官,北岛知彦
受保护的技术使用者：应用材料公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16