半导体结构及其形成方法和三维存储结构与流程

本公开涉及半导体领域，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法和三维存储结构。

背景技术：

1、目前，基于交叉点阵结构的相变存储器存在许多工艺相关的问题亟待解决。其中，刻蚀等工艺环节带来的结构薄弱点在后期的电性测试和应用中，将严重影响器件的性能和阵列的一致性，从而拉低整个存储器颗粒的可用性。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开实施例提供了一种半导体结构及其形成方法和三维存储结构，降低漏电流和元素扩散，以提升半导体结构的耐久性。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、本公开实施例提供了一种半导体结构，包括：存储结构、开关结构、第一电极、第二电极和钝化层；存储结构，通过第一电极连接至开关结构；开关结构，通过第二电极连接至对应的位线或字线；在开关结构导通时，开关结构将对应的位线或字线连接至存储结构；其中，第二电极、开关结构、第一电极和存储结构沿第一方向依次设置；第一电极和/或第二电极的侧壁被钝化层包围。

4、上述方案中，第一电极和第二电极的导电率均大于钝化层的导电率。

5、上述方案中，存储结构包括：相变层和金属层；其中，相变层，连接至第一电极和第三电极，并通过第三电极连接至对应的字线或位线，被配置为响应于接收的电流在晶态和非晶态之间相互转换；相变层与第一电极和第三电极之间均设置有金属层。

6、上述方案中，半导体结构还包括保护层；在第一方向上，相变层、金属层和第三电极的侧壁均被保护层包围。

7、上述方案中，保护层的厚度小于预设值。

8、上述方案中，开关结构为双向阈值开关、二极管、隧道结、双极结型晶体管、混合离子电子传导器件或金属氧化物半导体晶体管中的任一种。

9、上述方案中，半导体结构呈沿第一方向延伸的柱状。

10、本公开实施例还提供了一种三维存储结构，三维存储结构包括上述方案中的半导体结构；多个半导体结构沿第一方向堆叠形成三维存储结构。

11、本公开实施例还提供了一种半导体结构的形成方法，包括：提供衬底；在衬底上，形成存储结构、第一电极、第二电极、开关结构和钝化层；其中，存储结构通过第一电极连接至开关结构；开关结构通过第二电极连接至对应的位线或字线；第二电极、开关结构、第一电极和存储结构沿第一方向依次设置；所述钝化层包围第一电极和/或第二电极的侧壁。

12、上述方案中，形成存储结构，包括：沿第一方向，依次沉积第二电极材料层、开关结构材料层、第一电极材料层、存储结构材料层和第三电极材料层；在第三电极材料层上形成图案化的硬掩膜；按照图案化的硬掩膜进行刻蚀，直至第一电极材料层为止，暴露存储结构的侧壁；包围存储结构的侧壁，形成保护层。

13、上述方案中，形成钝化层，包括：继续进行刻蚀，直至衬底为止，暴露第一电极和第二电极的侧壁；包围第一电极和第二电极的侧壁，形成钝化层。

14、上述方案中，形成钝化层，还包括：继续进行刻蚀，直至开关结构材料层为止，暴露第一电极的侧壁；包围第一电极的侧壁，形成钝化层；继续进行刻蚀，直至衬底为止，形成开关结构和第二电极。

15、上述方案中，钝化层的形成方式包括化学前驱体处理、等离子体处理和气氛加热处理。

16、上述方案中，钝化层包括氧族元素或氮族元素。

17、本公开实施例提供了一种半导体结构，包括：存储结构、开关结构、第一电极、第二电极和钝化层；存储结构，通过第一电极连接至开关结构；开关结构，通过第二电极连接至对应的位线或字线；在开关结构导通时，开关结构将对应的位线或字线连接至存储结构；其中，第二电极、开关结构、第一电极和存储结构沿第一方向依次设置；第一电极和/或第二电极的侧壁被钝化层包围。这样，第一电极和第二电极的侧壁上形成了钝化层，第一电极和第二电极的导电率均大于钝化层的导电率，从而，能够避免半导体结构的导通区域集中于第一电极和第二电极的侧壁，使得导通的电流能够在第一电极和第二电极内均匀分布，进一步提高半导体结构的耐久性。同时，保护层能够避免开关结构、第一电极和第二电极产生元素扩散，从而，避免影响开关结构、第一电极和第二电极的电学性能，提高半导体结构的良率。

技术特征：

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：存储结构、开关结构、第一电极、第二电极和钝化层；

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的导电率均大于所述钝化层的导电率。

3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述存储结构包括：相变层和金属层；其中，

4.根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构还包括保护层；

5.根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述保护层的厚度小于预设值。

6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述开关结构为双向阈值开关、二极管、隧道结、双极结型晶体管、混合离子电子传导器件或金属氧化物半导体晶体管中的任一种。

7.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述半导体结构呈沿所述第一方向延伸的柱状。

8.一种三维存储结构，其特征在于，所述三维存储结构包括如权利要求1至7任一项所述的半导体结构；多个所述半导体结构沿第一方向堆叠形成所述三维存储结构。

9.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述存储结构，包括：

11.根据权利要求10所述半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述钝化层，包括：

12.根据权利要求10所述半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述钝化层，还包括：

13.根据权利要求9所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述钝化层的形成方式包括化学前驱体处理、等离子体处理和气氛加热处理。

14.根据权利要求9所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述钝化层包括氧族元素或氮族元素。

技术总结
本公开涉及一种半导体结构及其形成方法和三维存储结构，其中，半导体结构包括：存储结构、开关结构、第一电极、第二电极和钝化层；存储结构，通过第一电极连接至开关结构；开关结构，通过第二电极连接至对应的位线或字线；在开关结构导通时，开关结构将对应的位线或字线连接至存储结构；其中，第二电极、开关结构、第一电极和存储结构沿第一方向依次设置；第一电极和/或第二电极的侧壁被钝化层包围。这样，第一电极和第二电极的侧壁上形成了钝化层，从而，能够避免半导体结构的导通区域集中于第一电极和第二电极的侧壁，进一步提高半导体结构的耐久性。

技术研发人员：周凌珺,杨红心,刘峻
受保护的技术使用者：长江先进存储产业创新中心有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15