半导体装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种半导体装置及其制造方法，半导体装置包含第一垂直晶体管、与第一垂直晶体管相邻的第二垂直晶体管、以及第一垂直晶体管和第二垂直晶体管之间插入的空气隙。第一垂直晶体管包括第一通道区、包裹第一通道区的第一字线以及在第一通道区和第一字线之间的第一字线介电层。第二垂直晶体管包括第二通道区，包裹第二通道区的第二字线以及在第二通道区和第二字线之间的第二字线介电层。第一字线及第二字线分别具有顶部宽度和底部宽度，并且顶部宽度大于底部宽度。本发明专利技术的半导体装置具有空气隙可以减小相邻字线之间的寄生电容。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置及其制造方法
本专利技术是有关于一种半导体装置及其制造方法。
技术介绍
动态随机存取存储器(DynamicRandomAccessMemory；DRAM)装置是一种随机存取存储器装置，其将数字比特信息储存在集成电路的个别电容中。通常，动态随机存取存储器的存储单元是由电容与晶体管所构成，并以阵列排列。已经开发出用于4F2动态随机存取存储器单元的垂直晶体管，其中F代表光刻最小特征宽度或临界尺寸(criticaldimension；CD)。然而，近来随着字线间距的不断缩小，DRAM制造商在缩小存储器单元面积方面面临巨大挑战。例如，随着两个紧密排列的字线之间的间距持续缩小，在字线之间的寄生电容(parasiticcapacitance)可能成为问题。因此，需要一种用于减小寄生电容和字线电阻的新颖结构。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有空气隙可以减小相邻字线之间的寄生电容的半导体装置。根据本专利技术的一目的提供一种半导体装置。半导体装置包含第一垂直晶体管、与第一垂直晶体管相邻的第二垂直晶体管、以及第一垂直晶体管和第二垂直晶体管之间插入的空气隙(airgap)。第一垂直晶体管包括第一通道区、包裹第一通道区的第一字线以及在第一通道区和第一字线之间的第一字线介电层。第一字线具有第一顶部宽度和第一底部宽度，并且第一顶部宽度大于第一底部宽度。第二垂直晶体管包括第二通道区，包裹第二通道区的第二字线以及在第二通道区和第二字线之间的第二字线介电层。第二字线具有第二顶部宽度和第二底部宽度，并且第二顶部宽度大于第二底部宽度。根据本专利技术的一些实施方式，半导体装置还包含在第一垂直晶体管和第二垂直晶体管上方的位线。根据本专利技术的一些实施方式，半导体装置还包括在第一垂直晶体管下方的第一电容器和在第二垂直晶体管下方的第二电容器。根据本专利技术的一些实施方式，空气隙进一步延伸以插入第一电容器和第二电容器之间。根据本专利技术的一些实施方式，半导体装置还包括在第一垂直晶体管和第二垂直晶体管之间的层间介电层。根据本专利技术的一些实施方式，第一通道区和第二通道区包括硅或氧化物半导体。根据本专利技术的一些实施方式，第一顶部宽度和第二顶部宽度分别比第一底部宽度和第二底部宽度大至少1nm。根据本专利技术的另一目的提供一种半导体装置的制造方法。此方法包含以下操作：在基板上提供包括第一电容器和第二电容器的前驱结构；在第一电容器和第二电容器上分别形成第一垂直晶体管和第二垂直晶体管，其中第一垂直晶体管包括第一字线，其具有第一顶部宽度和小于第一顶部宽度的第一底部宽度，第二垂直晶体管包括第二字线，其具有第二顶部宽度和小于第二顶部宽度的第二底部宽度；以及在第一垂直晶体管和第二垂直晶体管之间形成空气隙。根据本专利技术的一些实施方式，形成第一垂直晶体管和第二垂直晶体管包括在第一电容器和第二电容器上分别形成第一开口和第二开口；在第一开口和第二开口中形成字线材料；蚀刻字线材料，以形成第一字线、第二字线、被第一字线围绕的第一通孔和被第二字线围绕的第二通孔；在第一通孔和第二通孔中分别形成第一字线介电层和第二字线介电层；以及形成分别被第一字线介电层和第二字线介电层环绕的第一通道区和第二通道区。根据本专利技术的一些实施方式，第一开口和第二开口分别具有倾斜的侧表面。根据本专利技术的一些实施方式，第一通道区和第二通道区包括硅或氧化物半导体。根据本专利技术的一些实施方式，在第一垂直晶体管和第二垂直晶体管之间形成空气隙包括：蚀刻第一字线和第二字线之间的层间介电层的一部分以形成沟槽；在沟槽的顶部部分上形成介电层以形成气空气隙。根据本专利技术的一些实施方式，空气隙进一步延伸以插入第一电容器和第二电容器之间。根据本专利技术的一些实施方式，此方法还包含在第一垂直晶体管和第二垂直晶体管上方形成位线。根据本专利技术的一些实施方式，第一字线和第二字线沿着第一方向延伸，并且位线沿着垂直于第一方向的第二方向延伸。根据本专利技术的一些实施方式，第一顶部宽度和第二顶部宽度分别比第一底部宽度和第二底部宽度大至少1nm。附图说明当读到随附的附图时，从以下详细的叙述可充分了解本专利技术的各方面。值得注意的是，根据工业上的标准实务，各种特征不是按比例绘制。事实上，为了清楚的讨论，各种特征的尺寸可任意增加或减少。图1为根据本专利技术的一些实施方式绘示的半导体装置的立体示意图。图2为根据本专利技术的一些实施方式绘示的沿着图1所示的切割线A-A’的半导体装置的剖面示意图。图3为根据本专利技术的一些实施方式绘示的半导体装置的制造方法流程图。图4至图9为根据本专利技术的一些实施方式绘示的半导体装置的工艺各步骤的示意图。图10为根据本专利技术的一些实施例及比较例绘示的字线电阻与字线宽度之间的关系图。图11为根据本专利技术的一些实施例及比较例绘示的字线电容与字线宽度之间的关系图。主要附图标记说明：10-基板，12、20-层间介电层，22-沟槽，30-介电层，100C-第一电容器，100T-第一垂直晶体管，110、114、210、214、310、314-电极，112、212-绝缘层，120-第一通道区，122-第一字线介电层，200C-第二电容器，200T-第二垂直晶体管，220-第二通道区，222-第二字线介电层，1000-半导体装置，2000-方法，2002、2004、2006-操作，A-A’-切割线，AG-空气隙，BL1、BL2、BL3-位线，D1-第一方向，D2-第二方向，G1-顶部宽度，H1-第一通孔，H2-第二通孔，OP1-第一开口，OP2-第二开口，P1、P2-柱，S1、S2-侧表面，W11-第一顶部宽度，W12-第一底部宽度，W21-第二顶部宽度，W22-第二底部宽度，WL1-第一字线，WL2-第二字线，WL3-第三字线。具体实施方式为了使本
技术实现思路
的叙述更加详尽与完备，下文针对了本
技术实现思路
的实施目的与具体实施例提出了说明性的描述，但这并非实施或运用本
技术实现思路
具体实施例的唯一形式。以下所公开的各实施例，在有益的情形下可相互组合或取代，也可在一实施例中附加其他的实施例，而无须进一步的记载或说明。在以下描述中，将详细叙述许多特定细节以使读者能够充分理解以下的实施例。然而，可在无此等特定细节的情况下实践本
技术实现思路
的实施例。尽管下文使用所揭示的此方法中描述的一系列动作或步骤，但所示此等动作或步骤的次序不应视为限制本专利技术。例如，可以不同次序及/或与其他步骤同时执行某些动作或步骤。此外，并非必须执行全部步骤以便实现本专利技术描绘的实施例。此外，本文描述的每个操作或程序可包含若干子步骤或动作。图1为根据本专利技术的一些实施方式绘示的半导体装置1000的立体示意图。图2为根据本专利技术的一些实施方式绘示的沿着图1所示的切割线A-A’的半导体装置1000的剖面示意图。应了解到，为了简化图示，半导体装置1000的一些元件未在图1中显示。请参考图1及图2，半导体装置1000包含第一垂直晶体管1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，其特征在于，包含：/n第一垂直晶体管，包含：/n第一通道区；/n第一字线包裹所述第一通道区，其中所述第一字线具有第一顶部宽度及第一底部宽度，并且所述第一顶部宽度大于所述第一底部宽度；以及/n第一字线介电层，位于所述第一通道区和所述第一字线之间；/n第二垂直晶体管，与所述第一垂直晶体管相邻，包含：/n第二通道区；/n第二字线包裹所述第二通道区，其中所述第二字线具有第二顶部宽度及第二底部宽度，并且所述第二顶部宽度大于所述第二底部宽度；以及/n第二字线介电层，位于所述第二通道区和所述第二字线之间；以及/n空气隙，插入在所述第一垂直晶体管及所述第二垂直晶体管之间。/n

【技术特征摘要】
20191004 US 16/592,7841.一种半导体装置，其特征在于，包含：
第一垂直晶体管，包含：
第一通道区；
第一字线包裹所述第一通道区，其中所述第一字线具有第一顶部宽度及第一底部宽度，并且所述第一顶部宽度大于所述第一底部宽度；以及
第一字线介电层，位于所述第一通道区和所述第一字线之间；
第二垂直晶体管，与所述第一垂直晶体管相邻，包含：
第二通道区；
第二字线包裹所述第二通道区，其中所述第二字线具有第二顶部宽度及第二底部宽度，并且所述第二顶部宽度大于所述第二底部宽度；以及
第二字线介电层，位于所述第二通道区和所述第二字线之间；以及
空气隙，插入在所述第一垂直晶体管及所述第二垂直晶体管之间。


2.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包含在所述第一垂直晶体管和所述第二垂直晶体管上方的位线。


3.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包含在所述第一垂直晶体管下方的第一电容器和在所述第二垂直晶体管下方的第二电容器。


4.如权利要求3所述的半导体装置，其特征在于，所述空气隙进一步延伸以插入所述第一电容器和所述第二电容器之间。


5.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，还包含在所述第一垂直晶体管和所述第二垂直晶体管之间的层间介电层。


6.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一通道区和所述第二通道区包括硅或氧化物半导体。


7.如权利要求1所述的半导体装置，其特征在于，所述第一顶部宽度和所述第二顶部宽度分别比所述第一底部宽度和所述第二底部宽度大至少1nm。


8.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，包含：
在基板上提供包括第一电容器和第二电容器的前驱结构；
在所述第一电容器和所述第二电容器上分别形成第一垂直晶体管和第二垂直晶体管，其中所述第一垂直晶体管包括第一字线，其具有第一顶部宽度和小于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡镇宇，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71