半导体结构及其形成方法技术

本公开涉及一种半导体结构及其形成方法

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法


[0001]本公开涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构及其形成方法
。

技术介绍

[0002]动态随机存储器
(Dynamic Random Access Memory
，
DRAM)
是计算机等电子设备中常用的半导体装置，其由多个存储单元构成，每个存储单元通常包括晶体管和电容器
。
所述晶体管的栅极与字线电连接
、
源极与位线电连接
、
漏极与电容器电连接，字线上的字线电压能够控制晶体管的开启和关闭，从而通过位线能够读取存储在电容器中的数据信息，或者将数据信息写入到电容器中
。
[0003]为了增大
DRAM
等半导体结构中晶体管和电容器的密度，多采用电容横向设置的方式
。
但是，随着半导体技术的不断发展，半导体结构的尺寸不断缩小，具有横向电容器结构的半导体结构的存储密度的增大受到限制，从而制约了半导体结构的进一步发展
。
[0004]因此，如何提高半导体结构的存储密度，扩展半导体结构的应用领域，是当前亟待解决的技术问题
。

技术实现思路

[0005]本公开一些实施例提供的半导体结构及其形成方法，用于解决半导体结构的存储密度较低的问题，以扩展半导体结构的应用领域
。
[0006]根据一些实施例，本公开提供了一种半导体结构，包括：
[0007]衬底；
[0008]开关晶体管，位于所述衬底的顶面上，包括第一栅极
、
包覆部分所述第一栅极的第一沟道层
、
以及均覆盖于所述第一沟道层表面的第一源漏极和第二源漏极，所述第一源漏极和所述第二源漏极沿第一方向分布于所述第一沟道层的相对两端，所述第一方向为平行于所述衬底的顶面的方向；
[0009]存储晶体管，位于所述衬底的顶面上，包括第二栅极
、
包覆部分所述第二栅极的第二沟道层
、
以及均覆盖于所述第二沟道层表面的第三源漏极和第四源漏极，所述第三源漏极和所述第四源漏极沿所述第一方向分布于所述第二沟道层的相对两端，所述第二栅极沿所述第一方向延伸出所述第二沟道层的部分与所述第二源漏极电连接，所述存储晶体管用于存储电荷
。
[0010]在一些实施例中，所述第二沟道层的材料为氧化铟镓锌
。
[0011]在一些实施例中，所述开关晶体管还包括第一栅极介质层，所述第一栅极介质层位于所述第一沟道层与所述第一栅极之间；
[0012]所述存储晶体管还包括第二栅极介质层，所述第二栅极介质层位于所述第二沟道层与所述第二栅极之间
。
[0013]在一些实施例中，还包括：
[0014]写入字线，位于所述衬底的顶面上，且与所述第一栅极沿所述第一方向延伸出所
述第一沟道层的部分电连接；
[0015]写入位线，位于所述衬底的顶面上，且与所述第一源漏极电连接；
[0016]读取字线，位于所述衬底的顶面上，且与所述第四源漏极电连接；
[0017]读取位线，位于所述衬底的顶面上，且与所述第三源漏极电连接
。
[0018]在一些实施例中，所述写入字线与所述读取字线均沿第二方向延伸，所述写入位线与所述读取位线均沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向均与所述第一方向相交，且所述第二方向与所述第三方向相交
。
[0019]在一些实施例中，包括沿所述第三方向堆叠的多个存储单元，每个所述存储单元包括沿所述第一方向排布的所述开关晶体管和所述存储晶体管，所述第二方向为平行于所述衬底的顶面的方向，所述第三方向为垂直于所述衬底的顶面的方向；
[0020]多条所述写入字线沿所述第三方向间隔排布，且沿所述第三方向相邻的两条所述写入字线中，较靠近所述衬底的一条所述写入字线沿所述第二方向突出于另一条所述写入字线；
[0021]多条所述读取字线沿所述第三方向间隔排布，且沿所述第三方向相邻的两条所述读取字线中，较靠近所述衬底的一条所述读取字线沿所述第二方向突出于另一条所述读取字线
。
[0022]在一些实施例中，包括沿所述第二方向堆叠的多个存储单元，每个所述存储单元包括沿所述第一方向排布的所述开关晶体管和所述存储晶体管，所述第二方向为垂直于所述衬底的顶面的方向，所述第三方向为平行于所述衬底的顶面的方向；
[0023]多条所述写入位线沿所述第二方向间隔排布，且沿所述第二方向相邻的两条所述写入位线中，较靠近所述衬底的一条所述写入位线沿所述第三方向突出于另一条所述写入位线；
[0024]多条所述读取位线沿所述第二方向间隔排布，且沿所述第二方向相邻的两条所述读取位线中，较靠近所述衬底的一条所述读取位线沿所述第三方向突出于另一条所述读取位线
。
[0025]在一些实施例中，所述写入字线的材料为包括第一掺杂离子的多晶硅材料，所述读取字线的材料包括金属材料
。
[0026]根据另一些实施例，本公开还提供了一种半导体结构的形成方法，包括：
[0027]提供衬底；
[0028]形成开关晶体管和存储晶体管于所述衬底的顶面上，所述开关晶体管包括第一栅极
、
包覆部分所述第一栅极的第一沟道层
、
以及均覆盖于所述第一沟道层表面的第一源漏极和第二源漏极，所述第一源漏极和所述第二源漏极沿第一方向分布于所述第一沟道层的相对两端，所述存储晶体管包括第二栅极
、
包覆部分所述第二栅极的第二沟道层
、
以及均覆盖于所述第二沟道层表面的第三源漏极和第四源漏极，所述第三源漏极和所述第四源漏极沿所述第一方向分布于所述第二沟道层的相对两端，所述第二栅极沿所述第一方向延伸出所述第二沟道层的部分与所述第二源漏极电连接，所述存储晶体管用于存储电荷，所述第一方向为平行于所述衬底的顶面的方向
。
[0029]在一些实施例中，形成开关晶体管和存储晶体管于所述衬底的顶面上，包括：
[0030]形成堆叠层于所述衬底的顶面上，所述堆叠层包括沿垂直于所述衬底的顶面的方
向间隔排布的多个半导体层；
[0031]形成覆盖部分所述半导体层的支撑架，所述支撑架将所述堆叠层分隔为沿所述第一方向排布的开关区域和存储区域，所述开关区域的所述半导体层作为所述第一栅极
、
且所述存储区域的所述半导体层作为所述第二栅极；
[0032]沉积沟道材料于所述第一栅极和所述第二栅极之上，形成包覆所述第一栅极的所述第一沟道层
、
以及包覆所述第二栅极的所述第二沟道层；
[0033]形成覆盖所述第一沟道层表面的所述第二源漏极，且所述第二源漏极连接所述第二栅极
。
[0034]在一些实施例中，形成堆叠层于所述衬底的顶面上，包括：
[0035]交替沉积第一牺牲层和所述半导体层本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种半导体结构，其特征在于，包括：衬底；开关晶体管，位于所述衬底的顶面上，包括第一栅极
、
包覆部分所述第一栅极的第一沟道层
、
以及均覆盖于所述第一沟道层表面的第一源漏极和第二源漏极，所述第一源漏极和所述第二源漏极沿第一方向分布于所述第一沟道层的相对两端，所述第一方向为平行于所述衬底的顶面的方向；存储晶体管，位于所述衬底的顶面上，包括第二栅极
、
包覆部分所述第二栅极的第二沟道层
、
以及均覆盖于所述第二沟道层表面的第三源漏极和第四源漏极，所述第三源漏极和所述第四源漏极沿所述第一方向分布于所述第二沟道层的相对两端，所述第二栅极沿所述第一方向延伸出所述第二沟道层的部分与所述第二源漏极电连接，所述存储晶体管用于存储电荷
。2.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一沟道层和所述第二沟道层至少之一的材料为氧化铟镓锌
。3.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述开关晶体管还包括第一栅极介质层，所述第一栅极介质层位于所述第一沟道层与所述第一栅极之间；所述存储晶体管还包括第二栅极介质层，所述第二栅极介质层位于所述第二沟道层与所述第二栅极之间
。4.
根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：写入字线，位于所述衬底的顶面上，且与所述第一栅极沿所述第一方向延伸出所述第一沟道层的部分电连接；写入位线，位于所述衬底的顶面上，且与所述第一源漏极电连接；读取字线，位于所述衬底的顶面上，且与所述第四源漏极电连接；读取位线，位于所述衬底的顶面上，且与所述第三源漏极电连接
。5.
根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述写入字线与所述读取字线均沿第二方向延伸，所述写入位线与所述读取位线均沿第三方向延伸，所述第二方向和所述第三方向均与所述第一方向相交，且所述第二方向与所述第三方向相交
。6.
根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，包括沿所述第三方向堆叠的多个存储单元，每个所述存储单元包括沿所述第一方向排布的所述开关晶体管和所述存储晶体管，所述第二方向为平行于所述衬底的顶面的方向，所述第三方向为垂直于所述衬底的顶面的方向；多条所述写入字线沿所述第三方向间隔排布，且沿所述第三方向相邻的两条所述写入字线中，较靠近所述衬底的一条所述写入字线沿所述第二方向突出于另一条所述写入字线；多条所述读取字线沿所述第三方向间隔排布，且沿所述第三方向相邻的两条所述读取字线中，较靠近所述衬底的一条所述读取字线沿所述第二方向突出于另一条所述读取字线
。7.
根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，包括沿所述第二方向堆叠的多个存储单元，每个所述存储单元包括沿所述第一方向排布的所述开关晶体管和所述存储晶体管，所述第二方向为垂直于所述衬底的顶面的方向，所述第三方向为平行于所述衬底的顶
面的方向；多条所述写入位线沿所述第二方向间隔排布，且沿所述第二方向相邻的两条所述写入位线中，较靠近所述衬底的一条所述写入位线沿所述第三方向突出于另一条所述写入位线；多条所述读取位线沿所述第二方向间隔排布，且沿所述第二方向相邻的两条所述读取位线中，较靠近所述衬底的一条所述读取位线沿所述第三方向突出于另一条所述读取位线
。8.
根据权利要求3所述的半导体结构，其特征在于，所述写入字线的材料为包括第一掺杂离子的多晶硅材料，所述读取字线的材料包括金属材料
。9.
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；形成开关晶体管和存储晶体管于所述衬底的顶面上，所述开关晶体管包括第一栅极
、
包覆部分所述第一栅极的第一沟道层
、
以及均覆盖于所述第一沟道层表面的第一源漏极和第二源漏极，所述第一源漏极和所述第二源漏极沿第一方向分布于所述第一沟道层的相对两端，所述存储晶体管包括第二栅极
、
包覆部分所述第二栅极的第二沟道层
、
以及均覆盖于所述第二沟道层表面的第三源漏极和第四源漏极，所述第三源漏极和所述第四源漏极沿所述第一方向分布于所述第二沟道层的相对两端，所述第二栅极沿所述第一方向延伸出所述第二沟道层的部分与所述第二源漏极电连接，所述存储晶体管用于存储电荷，所述第一方向为平行于所述衬底的顶面的方向
。10.

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