半导体结构及其形成方法技术

本发明专利技术涉及一种半导体结构及其形成方法。所述半导体结构的形成方法包括如下步骤：形成基底，所述基底包括衬底、以及位于所述衬底上的有源柱，所述有源柱包括沟道区、沿第一方向位于所述沟道区相对两侧的第一源漏区和初始第二源漏区；形成堆叠结构于所述第一源漏区上方，所述堆叠结构中包括电容孔和下电极层，电容孔沿第一方向贯穿堆叠结构，下电极层覆盖电容孔内壁且与第一源漏区电连接；注入掺杂离子至所述初始第二源漏区，形成第二源漏区；形成电介质层和上电极层。本发明专利技术避免了在形成第二源漏区时的高温退火工艺对电容器中电介质层的结构的影响，改善了所述电容器的性能。改善了所述电容器的性能。改善了所述电容器的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法


[0001]本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。

技术介绍

[0002]DRAM（Dynamic Random Access Memory，动态随机存储器）包括呈阵列排布的多个存储单元、以及与所述存储单元电连接的位线，每个所述存储单元中均包括一个晶体管和一个电容器，从而构成1T1C（1 Transistor 1 Capacitor）结构。所述晶体管用于控制存储单元的开启和关闭，所述电容器用于数据的存储。所述晶体管包括第一源漏区和第二源漏区，其中，所述第一源漏区用于与所述电容器电连接，所述第二源漏区用于与所述位线电连接。
[0003]在DRAM等半导体结构的过程中，在所述第一源漏区上形成完整的所述电容器的结构（即形成电容器的下电极层、电介质层和上电极层）之后，再通过离子注入等方式形成用于与所述位线电连接的所述第二源漏区。但是，在通过离子注入等方式形成所述第二源漏区的过程中，离子注入后的高温退火工艺会对已形成的所述电容器造成损伤，例如会影响所述电容器中的电介质层的结构，最终导致电容器的失效。
[0004]因此，如何避免形成第二源漏区时的高温工艺对电容器造成损伤，从而改善电容器的性能，提高半导体结构的制造良率，是当前亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种半导体结构及其形成方法，用于改善DRAM等半导体结构中电容器的性能，并提高半导体结构的制造良率。
[0006]根据一些实施例，本专利技术提供了一种半导体结构的形成方法，包括如下步骤：形成基底，所述基底包括衬底、以及位于所述衬底上的有源柱，所述有源柱包括沟道区、沿第一方向位于所述沟道区相对两侧的第一源漏区和初始第二源漏区；形成堆叠结构于所述第一源漏区上方，所述堆叠结构中包括电容孔和下电极层，所述电容孔沿所述第一方向贯穿所述堆叠结构，所述下电极层覆盖所述电容孔内壁且与所述第一源漏区电连接，以形成包括所述基底和所述堆叠结构的存储晶圆；注入掺杂离子至所述初始第二源漏区，形成第二源漏区；形成覆盖所述下电极层的表面的电介质层、以及覆盖所述电介质层的表面的上电极层。
[0007]在一些实施例中，形成基底的具体步骤包括：提供初始衬底，所述初始衬底的顶部具有掺杂区；刻蚀所述初始衬底，形成多个第一沟槽，多个所述第一沟槽将所述初始衬底分隔为多个所述有源柱，并将所述掺杂区分隔为多个所述第一源漏区，所述第一沟槽下方剩余的所述初始衬底作为所述衬底，并以所述第一源漏区下方的部分所述有源柱作为所述沟道区；
于所述第一沟槽内形成覆盖所述沟道区的栅极结构。
[0008]在一些实施例中，形成堆叠结构于所述第一源漏区上方的具体步骤包括：形成堆叠层于所述基底上方，所述堆叠层包括沿所述第一方向依次堆叠的第一支撑层、第一牺牲层、第二支撑层、第二牺牲层和第三支撑层；刻蚀所述堆叠层，形成沿所述第一方向贯穿所述堆叠层的电容孔；形成覆盖所述电容孔的内壁且与所述第一源漏区电连接的所述下电极层；形成填充满所述电容孔并覆盖所述下电极层的表面的填充层。
[0009]在一些实施例中，注入掺杂离子至所述初始第二源漏区之前，还包括如下步骤：形成贯穿所述堆叠层中的所述第三支撑层的第二沟槽；形成填充满所述第二沟槽并覆盖所述堆叠层、所述下电极层和所述填充层的第一连接层；于所述第一连接层背离所述堆叠层的一侧键合连接载体晶圆。
[0010]在一些实施例中，形成贯穿所述堆叠层中的所述第三支撑层的第二沟槽的具体步骤包括：于所述存储晶圆中定义晶圆内部区域、以及围绕所述晶圆内部区域的外周分布的晶圆边缘区域，所述晶圆内部区域中的全部所述电容孔均沿所述第一方向贯穿所述堆叠层；刻蚀所述堆叠层中所述晶圆内部区域内的所述第三支撑层，于所述晶圆内部区域内形成多个贯穿所述堆叠层的所述第二沟槽。
[0011]在一些实施例中，形成第二源漏区的具体步骤包括：翻转所述存储晶圆；去除所述衬底，暴露所述初始第二源漏区；注入掺杂离子至暴露的所述初始第二源漏区，形成所述第二源漏区。
[0012]在一些实施例中，形成覆盖所述下电极层的表面的电介质层、以及覆盖所述电介质层的表面的上电极层之前，还包括如下步骤：于所述第二源漏区上形成与所述第二源漏区电连接的位线；于所述位线背离所述第二源漏区的一侧形成第二连接层；于所述第二连接层背离所述位线的一侧键合连接逻辑电路晶圆；形成连续包覆所述逻辑电路晶圆、所述第二连接层、所述存储晶圆、所述第一连接层和所述载体晶圆的保护层。
[0013]在一些实施例中，形成覆盖所述下电极层的表面的电介质层、以及覆盖所述电介质层的表面的上电极层的具体步骤包括：翻转包括所述存储晶圆、所述载体晶圆、所述逻辑电路晶圆、所述第一连接层、所述第二连接层和所述位线的整体结构；去除覆盖于所述载体晶圆上的所述保护层、并去除所述第一连接层，暴露所述第二沟槽；沿所述第二沟槽去除所述堆叠层中的所述第二牺牲层，暴露所述第二支撑层；沿所述第二沟槽形成贯穿所述第二支撑层的第三沟槽，暴露所述第一牺牲层；沿所述第三沟槽去除所述堆叠层中的所述第一牺牲层；
沿所述第二沟槽沉积电介质材料，形成覆盖所述下电极层的表面的电介质层；形成覆盖所述电介质层的表面的所述上电极层。
[0014]根据另一些实施例，本专利技术还提供了一种采用如上所述的半导体结构的形成方法形成的半导体结构，包括：存储晶圆，包括至少沿第二方向间隔排布的多个存储单元，所述存储单元包括有源柱、以及沿第一方向位于所述有源柱上方的电容器，所述有源柱包括沟道区、沿所述第一方向位于所述沟道区上方的第一源漏区、以及沿所述第一方向位于所述沟道区下方的第二源漏区，所述电容器包括与所述第一源漏区电连接的下电极层、覆盖所述下电极层的表面的电介质层和覆盖所述电介质层的表面的上电极层，所述第二方向与所述第一方向相交；位线，沿所述第一方向位于所述有源柱背离所述电容器的一侧，所述位线沿所述第二方向延伸，且与所述第二方向间隔排布的多个所述存储单元中的所述第二源漏区电连接；逻辑电路晶圆，沿所述第一方向位于所述位线背离所述有源柱的一侧；第二连接层，沿所述第一方向位于所述逻辑电路晶圆与所述位线之间，用于连接所述逻辑电路晶圆与所述位线；保护层，连续覆盖所述逻辑电路晶圆的表面和所述存储晶圆的侧壁，且所述保护层的顶部具有开口，所述开口暴露所述存储晶圆的晶圆内部区域，所述存储晶圆还包括围绕所述晶圆内部区域分布的晶圆边缘区域，多个所述存储单元位于所述晶圆内部区域，所述晶圆边缘区域包括沿所述第一方向交替堆叠的支撑层和牺牲层。
[0015]在一些实施例中，所述存储晶圆还包括位于所述晶圆边缘区域的伪存储单元，所述伪存储单元包括所述有源柱、以及沿第一方向位于所述有源柱上方的伪电容器，所述伪电容器包括伪下电极层，所述伪存储单元中的所述伪下电极层与所述有源柱之间具有所述牺牲层。
[0016]本专利技术一些实施例提供的半导体结构及其形成方法，在形成晶体管中的第二源漏区之后，再形成电容器中的电介质层，从而避免了在形成第二源漏区时的高温退火工艺对本文档来自技高网...

【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，包括如下步骤：形成基底，所述基底包括衬底、以及位于所述衬底上的有源柱，所述有源柱包括沟道区、沿第一方向位于所述沟道区相对两侧的第一源漏区和初始第二源漏区；形成堆叠结构于所述第一源漏区上方，所述堆叠结构中包括电容孔和下电极层，所述电容孔沿所述第一方向贯穿所述堆叠结构，所述下电极层覆盖所述电容孔内壁且与所述第一源漏区电连接，以形成包括所述基底和所述堆叠结构的存储晶圆；注入掺杂离子至所述初始第二源漏区，形成第二源漏区；形成覆盖所述下电极层的表面的电介质层、以及覆盖所述电介质层的表面的上电极层。2.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成基底的具体步骤包括：提供初始衬底，所述初始衬底的顶部具有掺杂区；刻蚀所述初始衬底，形成多个第一沟槽，多个所述第一沟槽将所述初始衬底分隔为多个所述有源柱，并将所述掺杂区分隔为多个所述第一源漏区，所述第一沟槽下方剩余的所述初始衬底作为所述衬底，并以所述第一源漏区下方的部分所述有源柱作为所述沟道区；于所述第一沟槽内形成覆盖所述沟道区的栅极结构。3.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成堆叠结构于所述第一源漏区上方的具体步骤包括：形成堆叠层于所述基底上方，所述堆叠层包括沿所述第一方向依次堆叠的第一支撑层、第一牺牲层、第二支撑层、第二牺牲层和第三支撑层；刻蚀所述堆叠层，形成沿所述第一方向贯穿所述堆叠层的电容孔；形成覆盖所述电容孔的内壁且与所述第一源漏区电连接的所述下电极层；形成填充满所述电容孔并覆盖所述下电极层的表面的填充层。4.根据权利要求3所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，注入掺杂离子至所述初始第二源漏区之前，还包括如下步骤：形成贯穿所述堆叠层中的所述第三支撑层的第二沟槽；形成填充满所述第二沟槽并覆盖所述堆叠层、所述下电极层和所述填充层的第一连接层；于所述第一连接层背离所述堆叠层的一侧键合连接载体晶圆。5.根据权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成贯穿所述堆叠层中的所述第三支撑层的第二沟槽的具体步骤包括：于所述存储晶圆中定义晶圆内部区域、以及围绕所述晶圆内部区域的外周分布的晶圆边缘区域，所述晶圆内部区域中的全部所述电容孔均沿所述第一方向贯穿所述堆叠层；刻蚀所述堆叠层中所述晶圆内部区域内的所述第三支撑层，于所述晶圆内部区域内形成多个贯穿所述堆叠层的所述第二沟槽。6.根据权利要求4所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成第二源漏区的具体步骤包括：翻转所述存储晶圆；去除所述衬底，暴露所述初始第二源漏区；
注入掺杂离子至暴露的所述初始第二源漏区，形成所述第二源漏区。7.根据权利要求6所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，形成覆盖所述下电...

【专利技术属性】
技术研发人员：华文宇，丁潇，
申请(专利权)人：芯盟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：