一种半导体结构的制备方法及半导体结构与流程

本公开涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构的制备方法及半导体结构。

背景技术：

1、随着技术的发展和进步，半导体器件不断朝着小型化、高集成度的方向发展。动态随机存储器(dynamic random access memory，dram)作为一种重要的半导体器件，其可用来作为电子装置运算时的数据存储或储存程序，以进行数据处理。然而，在动态随机存储器的实际应用过程中，常存在可靠性较低的问题。

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，所述制备方法包括：

2、提供衬底，所述衬底至少包括阵列区和外围区，且所述阵列区和外围区上均设置有有源区；在所述衬底上形成第一介质层；

3、执行第一刻蚀工艺，去除部分所述第一介质层和部分所述衬底，以形成位于阵列区且暴露出部分有源区的多个第一凹槽以及位于外围区且暴露出部分有源区的至少一个第二凹槽；

4、形成第一半导体层，所述第一半导体层覆盖部分所述第一凹槽；

5、形成位于第一半导体层上的第二介质层，所述第二介质层填充所述第一凹槽且至少覆盖所述阵列区的表面；

6、执行平坦化工艺，去除所述第二介质层及部分所述第一介质层和所述第一半导体层，以使保留下来的所述第一半导体层的表面与所述第一介质层的表面齐平。

7、在一些实施例中，在所述衬底上形成第一介质层，包括：

8、形成第一子层，所述第一子层覆盖所述衬底的表面：

9、形成第二子层，所述第二子层覆盖所述第一子层的表面。

10、在一些实施例中，形成位于阵列区且暴露出部分有源区的多个第一凹槽以及位于外围区且暴露出部分有源区的至少一个第二凹槽，包括：

11、执行第一刻蚀工艺，去除部分所述第一介质层和部分所述衬底，以在所述阵列区中形成暴露出部分有源区的多个所述第一凹槽的同时，于所述外围区中形成多个暴露出部分有源区且相互连通的子凹槽，多个所述子凹槽构成所述第二凹槽。

12、在一些实施例中，在执行所述第一刻蚀工艺之后，形成所述第一半导体层之前，所述制备方法还包括：

13、形成绝缘材料层，所述绝缘材料层覆盖所述第一凹槽的侧壁和底部并覆盖所述第二凹槽及衬底的表面；

14、执行第二刻蚀工艺，去除所述绝缘材料层覆盖所述第一凹槽底部的部分，及去除所述绝缘材料层覆盖所述第二凹槽底表面和衬底表面的部分，保留在所述第一凹槽和第二凹槽侧壁表面的绝缘材料层构成绝缘层。

15、在一些实施例中，形成所述第一半导体层，包括：

16、形成第一半导体材料层，所述第一半导体材料层填充所述第一凹槽并覆盖所述第二凹槽及所述衬底的表面；

17、执行回蚀刻工艺，去除所述第一半导体材料层覆盖所述第二凹槽及所述衬底表面的部分，并去除位于第一凹槽内的部分所述第一半导体材料层以形成所述第一半导体层，其中，所述第一半导体层的上表面低于所述第一凹槽的上表面。

18、在一些实施例中，形成位于所述第一半导体层上的所述第二介质层，包括：

19、形成所述第二介质层，所述第二介质层填充所述第一凹槽未被所述第一半导体层覆盖的部分，且覆盖所述阵列区、所述第二凹槽及位于第二凹槽周围的所述外围区的表面。

20、在一些实施例中，执行所述平坦化工艺，包括：

21、执行平坦化工艺，去除位于所述阵列区表面及位于第二凹槽周围的外围区表面的所述第二介质层，并去除部分所述第一介质层和部分所述第一半导体层，以使保留下来的所述第一半导体层的表面与所述第一介质层的表面齐平。

22、在一些实施例中，所述平坦化工艺包括物理机械研磨工艺。

23、在一些实施例中，至少部分所述第一介质层的材料与所述第二介质层的材料相同。

24、在一些实施例中，在执行所述平坦化工艺之后，所述制备方法还包括：

25、形成第一掩膜层，所述第一掩膜层覆盖所述阵列区；

26、以所述第一掩膜层为掩膜，去除位于所述外围区的第一介质层及覆盖所述第二凹槽表面的绝缘层及第二介质层，以暴露出所述第二凹槽。

27、在一些实施例中，在暴露出所述第二凹槽之后，所述制备方法还包括：

28、形成位于所述外围区的第二掩膜层，所述第二掩膜层在所述衬底上的正投影暴露出所述第二凹槽；

29、对被所述第二凹槽暴露出来的所述有源区执行原位氧化工艺，以在所述第二凹槽的表面形成氧化层；

30、去除所述第一掩膜层和所述第二掩膜层。

31、在一些实施例中，在去除所述第一掩膜层和所述第二掩膜层之后，所述制备方法还包括：

32、形成第二半导体材料层，所述第二半导体材料层覆盖所述阵列区、所述氧化层及位于第二凹槽周围的所述外围区的表面；

33、将位于所述阵列区表面及位于第二凹槽周围的所述外围区表面的第二半导体材料层执行减薄工艺，保留下来的所述第二半导体材料层构成第二半导体层；其中，位于阵列区的第二半导体层具有齐平的表面；

34、形成导电材料层，所述导电材料层覆盖所述第二半导体层的表面。

35、在一些实施例中，在形成所述导电材料层之后，所述方法还包括：

36、执行第三刻蚀工艺，去除部分所述导电材料层及部分所述第二半导体层，以形成位于阵列区的位线结构及位于外围区的外围栅极结构。

37、本公开实施例还提供了一种半导体结构，所述半导体结构包括：

38、衬底，所述衬底至少包括阵列区和外围区，且所述阵列区和外围区上均设置有有源区；

39、位于所述阵列区且暴露出部分有源区的多个第一凹槽，以及位于所述外围区且暴露出部分有源区的至少一个第二凹槽；其中，所述第二凹槽包含多个子凹槽；

40、第一半导体层，所述第一半导体层填充所述第一凹槽；

41、第一介质层，所述第一介质层覆盖位于所述第一凹槽之间的所述衬底的表面且所述第一介质层的表面与所述第一半导体层的表面齐平。

42、在一些实施例中，所述半导体结构还包括绝缘层，所述绝缘层位于所述第一凹槽的侧壁，所述第一半导体层填充所述第一凹槽未被所述绝缘层覆盖的至少部分空腔。

43、本公开实施例所提供的半导体结构的制备方法及半导体结构，其中所述制备方法包括：提供衬底，所述衬底至少包括阵列区和外围区，且所述阵列区和外围区上均设置有有源区；在所述衬底上形成第一介质层；执行第一刻蚀工艺，去除部分所述第一介质层和部分所述衬底，以形成位于阵列区且暴露出部分有源区的多个第一凹槽以及位于外围区且暴露出部分有源区的至少一个第二凹槽；形成第一半导体层，所述第一半导体层覆盖部分所述第一凹槽；形成位于第一半导体层上的第二介质层，所述第二介质层填充所述第一凹槽且至少覆盖所述阵列区的表面；执行平坦化工艺，去除所述第二介质层及部分所述第一介质层和所述第一半导体层，以使保留下来的所述第一半导体层的表面与所述第一介质层的表面齐平。由于第一半导体层仅填充部分凹槽，使得第一半导体层和第一介质层的表面处于不平整的状态，通过形成位于第一半导体层上的第二介质层之后，可使阵列区的表面获得平整状态。接着，通过借助于平坦化工艺的执行，在将第二介质层、部分第一介质层和部分第一半导体层去除后，位于阵列区的表面便相应获得了平整的状态(即保留下来的所述第一半导体层的表面与所述第一介质层的表面齐平)，为后续工艺的执行提供了良好的条件。可以理解的，当后续在阵列区上继续形成其他结构如位线结构时，最终获得的位线结构也可以相应获得较好的表面平整度及结构均一性。因此，本公开实施例提供的制备方法可有效提高最终获得的半导体结构的稳定性和可靠性。另外，在外围区也形成凹槽的做法有利于后续形成在外围区的结构(例如，晶体管结构)也获得较好的性能。

44、本公开的一个或多个实施例的细节在下面的附图和描述中提出。本公开的其它特征和优点将从说明书、附图以及权利要求书变得明显。