半导体结构及其形成方法技术

本公开实施例提供一种半导体结构及其形成方法，半导体结构的形成方法包括：提供基底以及堆叠结构，堆叠结构包括在垂直于基底表面方向上间隔设置的多个半导体层；在半导体层表面依次形成第一牺牲层、掩膜层和第二牺牲层，第一牺牲层、掩膜层和第二牺牲层填充于半导体层之间；图形化第二牺牲层、掩膜层、第一牺牲层以及半导体层，形成多个沿第一方向延伸的凹槽，凹槽的侧壁露出第一牺牲层；去除第一牺牲层，以形成空隙；形成初始字线层，初始字线层填充满凹槽以及空隙；去除第二牺牲层，以形成刻蚀孔；去除刻蚀孔露出的部分初始字线层，以形成在垂直于基底表面方向间隔排布的多个字线结构。本公开实施例至少有利于提高半导体结构的性能。的性能。的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法


[0001]本公开实施例涉及半导体
，特别涉及一种半导体结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]随着动态存储器的集成密度朝着更高的方向发展，对动态存储器阵列结构中晶体管的排布方式以及晶体管尺寸产生了更高的要求。
[0003]全环绕栅极晶体管结构作为动态存储器中的晶体管时，可在给定工艺条件下可获得较小的图案尺寸，有利于增加动态存储器的集成密度。目前动态存储器中字线结构的形貌以及字线结构之间的间隔距离取决于形成字线结构的工艺条件，但形成字线结构的工艺条件无法精准的控制字线结构的形貌和相邻字线结构之间的间隔距离，可能导致不同字线结构的形貌不同甚至导致字线结构内存在孔洞，造成字线结构的断路，影响动态存储器的性能。

技术实现思路

[0004]本公开实施例提供一种半导体结构及其形成方法，至少有利于提高半导体结构的性能。
[0005]本公开实施例一方面提供一种半导体结构的形成方法，包括：提供基底以及位于基底上的堆叠结构，堆叠结构包括在垂直于基底表面方向上间隔设置的多个半导体层；在半导体层表面依次形成第一牺牲层、掩膜层和第二牺牲层，第一牺牲层、掩膜层和第二牺牲层填充于半导体层之间；图形化第二牺牲层、掩膜层、第一牺牲层以及半导体层，形成多个沿第一方向延伸的凹槽，凹槽的侧壁露出第一牺牲层；去除第一牺牲层，以形成空隙；形成初始字线层，初始字线层填充满凹槽以及空隙；去除第二牺牲层，以形成刻蚀孔；去除刻蚀孔露出的部分初始字线层，以形成在垂直于基底表面方向间隔排布的多个字线结构。<br/>[0006]在一些实施例中，在半导体层表面依次形成第一牺牲层、掩膜层和第二牺牲层包括：在半导体层顶面、底面以及侧面形成第一牺牲层；在第一牺牲层表面形成掩膜层，沿垂直于基底表面方向上，相邻的半导体层之间的掩膜层间隔有第一间隙；在掩膜层表面形成填充满第一间隙的第二牺牲层。
[0007]在一些实施例中，多个堆叠结构沿第一方向间隔排布；在第一牺牲层表面形成掩膜层后，相邻堆叠结构之间的掩膜层间隔有第二间隙；第二牺牲层还填充满第二间隙。
[0008]在一些实施例中，每一半导体层顶面或底面的第一牺牲层的厚度相同，每一第一间隙在垂直于基底表面的方向上的宽度相同。
[0009]在一些实施例中，第一牺牲层的材料包括氧化硅；掩膜层的材料包括氮化硅；第二牺牲层的材料包括低介电常数材料。
[0010]在一些实施例中，形成堆叠结构的工艺步骤包括：在基底表面形成依次层叠的牺牲膜以及半导体膜；图形化牺牲膜以及半导体膜，形成多个沿第二方向延伸的初始第二间隙；去除牺牲膜，剩余的半导体膜作为半导体层。
[0011]在一些实施例中，在去除牺牲膜之后还包括：对半导体膜的厚度进行减薄处理。
[0012]在一些实施例中，对半导体膜的厚度进行减薄处理，包括：对半导体膜进行氧化处理，将部分厚度的半导体膜转化为氧化层；去除氧化层。
[0013]在一些实施例中，牺牲膜的材料包括锗化硅；采用选择性外延工艺，形成牺牲膜。
[0014]在一些实施例中，去除第一牺牲层后，形成初始字线层前还包括：形成栅介质层，栅介质层位于部分半导体层表面。
[0015]在一些实施例中，形成初始字线层包括：形成与半导体层相接触的初始字线阻挡层；在初始字线阻挡层远离半导体层的表面形成初始字线主体层，初始字线主体层与初始字线阻挡层构成初始字线层。
[0016]本公开实施例另一方面还提供一种半导体结构的形成方法，包括：基底以及位于基底上多个间隔排布的沿第一方向延伸的多个半导体层，半导体层包括沟道区；字线结构，字线结构环绕于位于同一层的半导体层的沟道区上，且字线结构沿垂直于基底表面方向间隔排布；掩膜层，掩膜层位于字线结构远离半导体层的部分表面，且掩膜层与半导体层的顶面或底面相对设置。
[0017]在一些实施例中，还包括：空气间隙，空气间隙位于远离半导体层相对设置的掩膜层之间。
[0018]在一些实施例中，不同半导体层的沟道区的顶面或底面的字线结构的厚度相同，相邻的字线结构之间的间隔距离相同。
[0019]在一些实施例中，半导体层沿垂直于基底表面方向和第二方向阵列排布；字线结构包括：主体部，主体部位于半导体层的顶面和底面；侧壁部，沿第二方向上，侧壁部位于相邻半导体层的侧壁之间、相邻主体部的侧壁之间以及相邻掩膜层的侧壁之间，侧壁部沿垂直于基底表面方向的宽度大于主体部沿垂直于基底表面方向的宽度。
[0020]在一些实施例中，字线结构包括：字线阻挡层，字线阻挡层与半导体层相接触；字线主体层，字线主体层位于字线阻挡层远离半导体层的表面。
[0021]本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：
[0022]上述技术方案中，基底上堆叠结构中的半导体层用于形成后续晶体管的半导体通道；在半导体层的顶面和底面形成的第一牺牲层用于定义后续字线结构的形貌；在第一牺牲层表面形成的掩膜层在后续形成字线结构的过程中，可作为初始字线层的掩膜层，实现选择性去除部分初始字线层；第二牺牲层用于定义后续形成的字线结构之间的间隔距离，如此，通过控制第一牺牲层、掩膜层以及第二牺牲层的厚度即可精准的控制字线的形貌以及相邻字线之间的间隔距离，有利于形成形貌均匀且间隔距离均匀的字线结构。图形化第二牺牲层、掩膜层、第一牺牲层以及半导体层后，形成了多个沿第一方向延伸的相互独立的半导体层，并且形成了半导体层之间的用于形成字线结构的凹槽，在凹槽以及去除第一牺牲层形成的空隙内填充初始字线层的过程中，凹槽以及空隙为初始字线层提供了较大的填充开口，避免了形成的初始字线层内出现孔洞，进而避免了后续形成的字线结构内具有孔洞，有利于形成连续性更佳的字线结构。去除第二牺牲层形成的刻蚀孔朝向半导体层的顶面以及底面均为掩膜层，如此，利用刻蚀孔以及掩膜层即可去除刻蚀孔侧壁的初始半导体层，使沿第二方向排布的一行半导体层表面的初始字线层与沿第二方向排布的另一行半导体层表面的初始字线层断开，形成沿第二方向延伸的且在垂直于基底表面的方向上间隔排
布的字线结构。并且，由于字线结构的连续性较佳，且字线结构的形貌均匀，相邻字线结构之间的间隔距离均匀性较高，因此，有利于提高半导体结构的电学性能。
附图说明
[0023]一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制；为了更清楚地说明本公开实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1至图13为本公开实施例提供的一种半导体结构的形成方法的各步骤示意图；
[0025]图14为本公开实施例提供的一种半导体结构的结构示意图。
具体实施方式
[0026]由
技术介绍
可知，目前形成字线结构的工艺存在无法精准的控制字本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供基底以及位于所述基底上的堆叠结构，所述堆叠结构包括在垂直于所述基底表面方向上间隔设置的多个半导体层；在所述半导体层表面依次形成第一牺牲层、掩膜层和第二牺牲层，所述第一牺牲层、所述掩膜层和所述第二牺牲层填充于所述半导体层之间；图形化所述第二牺牲层、所述掩膜层、所述第一牺牲层以及所述半导体层，形成多个沿第一方向延伸的凹槽，所述凹槽的侧壁露出所述第一牺牲层；去除所述第一牺牲层，以形成空隙；形成初始字线层，所述初始字线层填充满所述凹槽以及所述空隙；去除所述第二牺牲层，以形成刻蚀孔；去除所述刻蚀孔露出的部分所述初始字线层，以形成在垂直于所述基底表面方向间隔排布的多个字线结构。2.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，在所述半导体层表面依次形成所述第一牺牲层、所述掩膜层和所述第二牺牲层包括：在所述半导体层顶面、底面以及侧面形成所述第一牺牲层；在所述第一牺牲层表面形成所述掩膜层，沿垂直于所述基底表面方向上，相邻的所述半导体层之间的所述掩膜层间隔有第一间隙；在所述掩膜层表面形成填充满所述第一间隙的所述第二牺牲层。3.如权利要求2所述半导体结构的形成方法，其特征在于，多个所述堆叠结构沿所述第一方向间隔排布；在所述第一牺牲层表面形成所述掩膜层后，相邻所述堆叠结构之间的所述掩膜层间隔有第二间隙；所述第二牺牲层还填充满所述第二间隙。4.如权利要求2所述半导体结构的形成方法，其特征在于，每一所述半导体层顶面或底面的所述第一牺牲层的厚度相同，每一所述第一间隙在垂直于所述基底表面的方向上的宽度相同。5.如权利要求1所述半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一牺牲层的材料包括氧化硅；所述掩膜层的材料包括氮化硅；所述第二牺牲层的材料包括低介电常数材料。6.如权利要求3所述半导体结构的形成方法，其特征在于，形成所述堆叠结构的工艺步骤包括：在所述基底表面形成依次层叠的牺牲膜以及半导体膜；图形化所述牺牲膜以及所述半导体膜，形成多个沿第二方向延伸的初始第二间隙；去除所述牺牲膜，剩余的所述半导体膜作为所述半导体层。7.如权利要求6所述半导体结构的形成方法，其特征在于，在去除所述牺牲膜之后还包括：对所述半导体膜的厚度进行减薄处理。8.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓杰，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：