一种晶体管结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种晶体管结构及其制备方法，制备方法包括如下步骤：提供一衬底，于衬底内形成沟槽结构；形成介电层于沟槽结构的底部及侧壁；形成双导电层结构于介电层表面，双导电层结构包括第一导电层及第二导电层，第二导电层包含结合于第一导电层内的填充部及位于填充部顶上的凸起部，第一导电层的顶端低于衬底的上表面，凸起部的顶部高于第一导电层的顶端且低于衬底的上表面，凸起部的两侧与介电层之间具有绝缘侧沟，凸起部的两侧缘具有缺口槽。通过上述方案，本发明专利技术的晶体管结构提高了栅极字线的高度，减小了栅极字线的电阻，减少了器件的访问时间；增加了P/N结与漏极之间的距离，减小了栅极附近的电场，降低了栅极诱导漏极漏电流。

A transistor structure and its preparation method

The invention provides a transistor structure and a preparation method thereof. The preparation method comprises the following steps: providing a substrate to form a groove structure in the substrate; forming a dielectric layer on the bottom and side walls of the groove structure; forming a double conductive layer structure on the dielectric layer surface; and forming a double conductive layer structure including a first conductive layer and a second conductive layer. The second conductive layer comprises a filling part bonded to the first conductive layer and a convex part located on the top of the filling part, the top of the first conductive layer is lower than the upper surface of the substrate, the top of the convex part is higher than the top of the first conductive layer and lower than the upper surface of the substrate, and the two sides of the convex part have an insulating side groove and a convex part between the two sides of the convex part and the dielectric layer. Both sides have notched grooves. The transistor structure of the invention improves the height of the gate word line, reduces the resistance of the gate word line, reduces the access time of the device, increases the distance between the P/N junction and the drain, reduces the electric field near the gate, and reduces the drain current induced by the gate.

【技术实现步骤摘要】
一种晶体管结构及其制备方法
本专利技术属于集成电路制造
，特别是涉及一种晶体管结构及其制备方法。
技术介绍
动态随机存储器(DynamicRandomAccessMemory，简称：DRAM)是计算机中常用的半导体存储器件，由许多重复的存储单元组成。每一个存储单元主要由一个晶体管与一个由晶体管所操控的电容器所构成，且存储单元会排列成阵列形式，每一个存储单元通过字线与位线彼此电性连接。随着电子产品日益朝向轻、薄、短、小发展，动态随机存取存储器组件的设计也必须符合高集成度、高密度的要求朝小型化发展的趋势发展，为提高动态随机存取存储器的积集度以加快组件的操作速度，以及符合消费者对于小型化电子装置的需求，近年来发展出埋入式栅极字线动态随机存取存储器，以满足上述种种需求。然而，在上述这种结构中，随着动态随机存储器的阵列不断减小，就存在减小字线电阻与减小栅极诱导漏极泄漏电流之间的均衡的问题，其中，随着器件尺寸的减小，字线电阻会逐渐增大，其增加了器件的访问时间，一般可通过增加字线的高度以实现自身的低电阻，但与此同时，栅极(字线)与源漏之间的电场分布就会改变，在埋入式栅极字线下方产生较高的电场，从而在源/漏极与栅极之间的重叠区域造成较高的栅极引致漏极漏电流(GIDLcurrent)，并降低埋入式字线动态随机存取存储器的存储时间(retentiontime)。因此，提供一种能解决上述栅极字线电阻减小与栅极引致漏极漏电流现象产生之间相互矛盾的方案实属必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种晶体管结构及其制备方法，特别是用于解决现有技术中栅极字线电阻减小与栅极引致漏极漏电流现象产生之间的相互矛盾的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术提供一种晶体管结构的制备方法，包括如下步骤：1)提供一衬底，于所述衬底内形成沟槽结构；2)形成介电层于所述沟槽结构的底部及侧壁；以及3)形成双导电层结构于所述介电层表面，所述双导电层结构包括形成于所述介电层底部及局部侧壁的第一导电层以及第二导电层，所述第二导电层包含结合于所述第一导电层内的填充部及位于所述填充部顶上的凸起部，其中所述第一导电层的顶端低于所述衬底的上表面，所述凸起部的顶部高于所述第一导电层的顶端且低于所述衬底的上表面，所述凸起部的两侧与所述介电层之间具有绝缘侧沟，所述第二导电层的所述凸起部的两侧缘具有缺口槽，使得所述绝缘侧沟的宽度大于所述第一导电层的厚度。作为本专利技术的一种优选方案，步骤3)中，所述第一导电层的材料与所述第二导电层的材料不同，且所述第一导电层的电阻值大于所述第二导电层的电阻值；步骤3)中所形成的所述凸起部的高度占所述第二导电层高度的0.01％～50％；所述凸起部的顶部相对于所述第一导电层的顶端的高度范围为0.01～50nm。作为本专利技术的一种优选方案，步骤1)包括：1-1)形成具有窗口的表面绝缘层于所述衬底上，其中，所述窗口与所述沟槽结构对应；1-2)基于所述窗口刻蚀所述衬底以形成所述沟槽结构；步骤3)中，形成所述双导电层结构包括：3-1)形成第一导电材料层于所述介电层的底部、所述介电层的侧壁、所述窗口的侧壁以及所述窗口两侧的所述表面绝缘层上；3-2)形成第二导电材料层于所述第一导电材料层上，所述第二导电材料层填充满所述沟槽结构以及所述窗口，并延伸覆盖所述表面绝缘层上的所述第一导电材料层；以及3-3)对所述第一导电材料层及第二导电材料层进行刻蚀，以形成所述第一导电层及所述第二导电层。作为本专利技术的一种优选方案，步骤3-3)中，所述刻蚀包括：第一次刻蚀：对所述第一导电材料层及所述第二导电材料层进行所述第一次刻蚀，使所述第一导电材料层的刻蚀深度大于所述第二导电材料层的刻蚀深度，以使部分所述第二导电材料层凸出于所述第一导电材料层上方。作为本专利技术的一种优选方案，步骤3-3)中，所述刻蚀还包括：第二次刻蚀：对凸出于所述第一导电材料层上方的所述第二导电材料层进行所述第二次刻蚀，以得到截面形状为多边形、圆形、半圆形或椭球型的所述凸起部。作为本专利技术的一种优选方案，步骤3-3)中，所述刻蚀包括：第一次刻蚀：对所述第一导电材料层及所述第二导电材料层进行相同深度的刻蚀；以及第二次刻蚀：对所述第一次刻蚀后的结构继续进行所述第二次刻蚀，使所述第一导电材料层刻蚀一预设深度以形成所述第一导电层，同时使所述第二导电材料层刻蚀形成所述第二导电层，所述第二导电层的所述凸起部的截面形状为多边形、圆形、半圆形或椭球型。作为本专利技术的一种优选方案，步骤3-3)中，所述刻蚀的刻蚀气体包括六氟化硫(SF6)、氯气(Cl2)及氩气(Ar)中的任意两种或三种组合，所述刻蚀的刻蚀时间为60～250s，所述刻蚀的刻蚀气体中，六氟化硫的流量为0～150毫升/分钟(sccm)，氯气的流量为0～250毫升/分钟，氩气的流量为0～400毫升/分钟；步骤3-3)中，通过调整不同刻蚀气体的流量比例以刻蚀出所述双导电层结构，或者通过循环交替的通入不同的刻蚀气体以刻蚀出所述双导电层结构。作为本专利技术的一种优选方案，步骤3)后，还包括步骤：4)填充绝缘材料于所述沟槽结构内，以形成填孔绝缘层，所述填孔绝缘层覆盖所述第一导电层的顶端以及所述第二导电层的顶部。本专利技术还提供一种存储单元阵列的制备方法，包括以下步骤：a)形成多个具有所述晶体管结构的存储单元，且各所述存储单元被配置为具有单元行及单元列的存储单元阵列，其中，所述晶体管结构采用如上述任意一项方案所述的制备方法制备而得到，所述晶体管结构作为埋入式栅极字线；以及b)连接一寻址线至所述单元行或所述单元列中的各所述存储单元的所述埋入式栅极字线，所述寻址线用于控制所述存储单元。本专利技术还提供一种晶体管结构，包括：衬底；沟槽结构，位于所述衬底中；介电层，位于所述沟槽结构的底部和侧壁；以及双导电层结构，包括第一导电层和第二导电层，其中：所述第一导电层位于所述介电层的底部和局部侧壁，且所述第一导电层的顶端低于所述衬底的上表面；所述第二导电层包括填充于所述沟槽结构的下部内且表面覆盖所述第一导电层的填充部以及位于所述填充部上的凸起部，其中，所述凸起部的顶部高于所述第一导电层的顶端且低于所述衬底的上表面，所述凸起部的两侧与所述介电层之间具有绝缘侧沟，所述第二导电层的所述凸起部的两侧缘具有缺口槽，使得所述绝缘侧沟的宽度大于所述第一导电层的厚度。作为本专利技术的一种优选方案，所述第一导电层的材料与所述第二导电层的材料不同，且所述第一导电层的电阻值大于所述第二导电层的电阻值。作为本专利技术的一种优选方案，所述凸起部的截面形状为多边形、圆形、半圆形或椭球型。作为本专利技术的一种优选方案，所述凸起部的高度占所述第二导电层的高度的0.01％～50％，所述凸起部的顶部相对于所述第一导电层的顶端的高度范围为0.01～50nm。作为本专利技术的一种优选方案，每一单侧的所述缺口槽的宽度介于所述凸起部的宽度的1/5～1/3之间。作为本专利技术的一种优选方案，所述绝缘侧沟的宽度是由所述第一导电层的厚度所界定。作为本专利技术的一种优选方案，所述第二导电层的所述凸起部的两侧缘具有缺口槽，使得所述绝缘侧沟的宽度大于所述第一导电层的厚度。作为本专利技术的一种优选方案，所述晶体管结构，还包括：填孔绝缘层，填充于所述沟槽结构的上部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种晶体管结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)提供一衬底，于所述衬底内形成沟槽结构；2)形成介电层于所述沟槽结构的底部及侧壁；以及3)形成双导电层结构于所述介电层表面，所述双导电层结构包括形成于所述介电层底部及局部侧壁的第一导电层以及第二导电层，所述第二导电层包含结合于所述第一导电层内的填充部及位于所述填充部上的凸起部，其中所述第一导电层的顶端低于所述衬底的上表面，所述凸起部的顶部高于所述第一导电层的顶端且低于所述衬底的上表面，所述凸起部的两侧与所述介电层之间具有绝缘侧沟，所述第二导电层的所述凸起部的两侧缘具有缺口槽，使得所述绝缘侧沟的宽度大于所述第一导电层的厚度。

【技术特征摘要】
2017.05.19 CN 20171035915811.一种晶体管结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：1)提供一衬底，于所述衬底内形成沟槽结构；2)形成介电层于所述沟槽结构的底部及侧壁；以及3)形成双导电层结构于所述介电层表面，所述双导电层结构包括形成于所述介电层底部及局部侧壁的第一导电层以及第二导电层，所述第二导电层包含结合于所述第一导电层内的填充部及位于所述填充部上的凸起部，其中所述第一导电层的顶端低于所述衬底的上表面，所述凸起部的顶部高于所述第一导电层的顶端且低于所述衬底的上表面，所述凸起部的两侧与所述介电层之间具有绝缘侧沟，所述第二导电层的所述凸起部的两侧缘具有缺口槽，使得所述绝缘侧沟的宽度大于所述第一导电层的厚度。2.根据权利要求1所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述第一导电层的材料与所述第二导电层的材料不同，且所述第一导电层的电阻值大于所述第二导电层的电阻值；步骤3)中所形成的所述凸起部的高度占所述第二导电层高度的0.01％～50％；步骤3)中，所述凸起部的顶部相对于所述第一导电层的顶端的高度范围为0.01～50nm。3.根据权利要求1所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤1)包括：1-1)形成具有窗口的表面绝缘层于所述衬底上，所述窗口与所述沟槽结构对应；1-2)基于所述窗口刻蚀所述衬底以形成所述沟槽结构；步骤3)中，形成所述双导电层结构的步骤包括：3-1)形成第一导电材料层于所述介电层的底部、所述介电层的侧壁、所述窗口的侧壁以及所述窗口两侧的所述表面绝缘层上；3-2)形成第二导电材料层于所述第一导电材料层上，所述第二导电材料层填充满所述沟槽结构以及所述窗口，并延伸覆盖所述表面绝缘层上的所述第一导电材料层；以及3-3)对所述第一导电材料层及第二导电材料层进行刻蚀，以形成所述第一导电层及所述第二导电层。4.根据权利要求3所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤3-3)中，所述刻蚀包括：第一次刻蚀：对所述第一导电材料层及所述第二导电材料层进行所述第一次刻蚀，使所述第一导电材料层的刻蚀深度大于所述第二导电材料层的刻蚀深度，以使部分所述第二导电材料层凸出于所述第一导电材料层上方。5.根据权利要求4所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤3-3)中，所述刻蚀还包括：第二次刻蚀：对凸出于所述第一导电材料层上方的所述第二导电材料层进行所述第二次刻蚀，以得到截面形状为多边形、圆形、半圆形或椭球型的所述凸起部。6.根据权利要求3所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤3-3)中，所述刻蚀包括：第一次刻蚀：对所述第一导电材料层及所述第二导电材料层进行相同深度的刻蚀；以及第二次刻蚀：对所述第一次刻蚀后的结构继续进行所述第二次刻蚀，使所述第一导电材料层刻蚀一预设深度以形成所述第一导电层，同时使所述第二导电材料层刻蚀形成所述第二导电层，所述第二导电层的所述凸起部的截面形状为多边形、圆形、半圆形或椭球型。7.根据权利要求3所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤3-3)中，所述刻蚀的刻蚀气体包括六氟化硫(SF6)、氯气(Cl2)及氩...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：睿力集成电路有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34