ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК H01L27/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Настоящее раскрытие испрашивает приоритет по заявке на патент Китая № 202110746050.4, озаглавленной «ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ», поданной в Национальное управление интеллектуальной собственности Китая 1 июля 2021 г., которая посредством ссылки полностью включена в настоящий документ.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Настоящее раскрытие относится, без ограничения, к полупроводниковой структуре и способу ее изготовления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] С увеличением степени интеграции динамического запоминающего устройства необходимо также рассмотреть вопрос об улучшении электрических характеристик малоразмерных функциональных устройств при изучении расположения транзисторов и способе уменьшения размеров отдельных функциональных устройств в структуре массива динамического запоминающего устройства.

[0004] Когда в качестве входных транзисторов динамического запоминающего устройства используются вертикальные транзисторы с круговым затвором (gate-all-around, GAA), площадь, занимаемая транзисторами с круговым затвором, может достигать 4F2 (F: наименьший размер рисунка, доступный в заданных условиях процесса). В принципе, такое расположение может улучшить плотность и эффективность, но линии битов, заглубленные в нижней части транзисторов, могут вызывать большое сопротивление при некоторых размерах, поскольку их основным компонентом является кремний.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0005] Ниже представлен обзор объекта, подробно описанного в настоящем раскрытии, причем данный обзор не предназначен для ограничения объема защиты формулы изобретения.

[0006] В одном варианте реализации настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура. Полупроводниковая структура включает в себя: основу; линии битов, расположенные на основе, при этом материал линии битов включает в себя химическое соединение металла с полупроводником; полупроводниковые каналы, расположенные на поверхностях линий битов вдоль направления от основы к линии битов, причем полупроводниковый канал включает в себя первую легированную область, канальную область и вторую легированную область, расположенные последовательно, при этом первая легированная область находится в контакте с линией битов; первый диэлектрический слой, покрывающий поверхности боковых стенок первых легированных областей, при этом между участками первого диэлектрического слоя, покрывающими боковые стенки смежных первых легированных областей на одной и той же линии битов, обеспечен первый интервал; изолирующий слой, покрывающий поверхности боковых стенок канальных областей; линии слоев, покрывающие поверхность боковых стенок изолирующего слоя на удалении от канальных областей, и второй интервал, обеспеченный между смежными линиями слов; второй диэлектрический слой, покрывающий поверхности боковых стенок вторых легированных областей, и третий интервал, обеспеченный между участками второго диэлектрического слоя, расположенными на боковых стенках смежных вторых легированных областей; и третий диэлектрический слой, расположенный в первых интервалах, вторых интервалах и третьих интервалах.

[0007] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения полупроводниковая структура дополнительно включает в себя: металлический контактный слой, расположенный на верхних поверхностях вторых легированных областей на удалении от основы, и химическое соединение металла с полупроводником и металлический контактный слой, включающие в себя один и тот же металлический элемент.

[0008] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения ортогональная проекция участка металлического контактного слоя на основу покрывает ортогональную проекцию второй легированной области на основу.

[0009] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения полупроводниковая структура также включает в себя: переходный слой, расположенный между вторыми легированными областями и металлическим контактным слоем, причем металлический контактный слой охватывает переходный слой, переходный слой и вторая легированная область легированы легирующими ионами одного и того же типа, при этом концентрация легирования для легирующего иона в переходном слое больше, чем концентрация легирования для легирующего иона во второй легированной области, а легирующий ион представляет собой одно из иона N-типа или иона P-типа.

[0010] В некоторых вариантах реализации настоящего раскрытия основа, линия битов и полупроводниковый канал включают в себя один и тот же полупроводниковый элемент.

[0011] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первая легированная область, канальная область и вторая легированная область легированы легирующими ионами одного и того же типа, при этом концентрация легирования для легирующего иона в первой легированной области является такой же, что и концентрация легирования для легирующего иона в канальной области и концентрация легирования для легирующего иона во вторых легированных областях, а легирующий ион представляет собой одно из иона N-типа или иона Р-типа.

[0012] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения ортогональная проекция канальной области на основу меньше, чем ортогональная проекция второй легированной области на основу, и меньше, чем ортогональная проекция первой легированной области на основу.

[0013] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения изолирующий слой и второй диэлектрический слой представляют собой одну и ту же пленочную структуру.

[0014] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения ортогональная проекция периферии изолирующего слоя на основу меньше, чем ортогональная проекция периферии второго диэлектрического слоя на основу.

[0015] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первый диэлектрический слой включает в себя четвертый диэлектрический слой и пятый диэлектрический слой; при этом четвертый диэлектрический слой расположен в интервалах между смежными линиями битов и в интервалах между смежными первыми легированными областями на смежных линиях битов; а пятый диэлектрический слой расположен на боковых стенках смежных первых легированных областей на одной и той же линии битов и боковой стенке четвертого диэлектрического слоя.

[0016] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения участок третьего диэлектрического слоя, расположенный во вторых интервалах, включает в себя полости.

[0017] Соответственно, в одном варианте реализации настоящего изобретения также предложен способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий в себя: обеспечение основы; формирование исходных линий битов на основе и формирование полупроводниковых каналов на поверхностях исходных линий битов, удаленных от основы, вдоль направления от основы к исходной линии битов, причем полупроводниковый канал включает в себя первую легированную область, канальную область и вторую легированную область, расположенные последовательно; формирование первого диэлектрического слоя, покрывающего боковые поверхности первых легированных областей, при этом между участками первого диэлектрического слоя, покрывающими боковые стенки смежных первых легированных областей на одной и той же исходной линии битов, обеспечивают первый интервал; формирование изолирующего слоя, покрывающего поверхности боковых стенок канальных областей; формирование линий слоев, покрывающих поверхность боковых стенок изолирующего слоя, на удалении от канальных областей, при этом между смежными линиями слоев обеспечивают второй интервал; формирование второго диэлектрического слоя, покрывающего поверхности боковых стенок вторых легированных областей, при этом между участками второго диэлектрического слоя, расположенными на боковых стенках смежных вторых легированных областей, обеспечивают третий интервал; при этом первый интервал, второй интервал и третий интервал соединены и открывают участок исходной линии битов; и металлизацию открытого участка исходной линии битов с формированием линии битов, при этом материал линии битов включает в себя химическое соединение металла с полупроводником.

[0018] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения после формирования линий слоев и перед формированием второго диэлектрического слоя способ изготовления дополнительно включает в себя: формирование исходного переходного слоя на верхних поверхностях вторых легированных областей на удалении от основы посредством процесса эпитаксиального выращивания, причем исходный переходный слой и вторая легированная область легированы легирующими ионами одного и того же типа, при этом концентрация легирования для легирующего иона в исходном переходном слое больше, чем концентрация легирования для легирующего иона во второй легированной области, причем легирующий ион представляет собой одно из иона N-типа или иона P-типа, а ортогональная проекция участка исходного переходного слоя на основу больше, чем ортогональная проекция второй легированной области на основу.

[0019] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения при металлизации исходных линий битов способ изготовления дополнительно включает в себя: металлизацию исходного переходного слоя.

[0020] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения формирование первого диэлектрического слоя включает в себя:

[0021] формирование исходного первого диэлектрического слоя таким образом, что исходный первый диэлектрический слой окружает боковые стенки полупроводниковых каналов, а между участками исходного первого диэлектрического слоя, расположенными на боковых стенках смежных полупроводниковых каналов на одной и той же исходной линии битов, обеспечен четвертый интервал;

[0022] формирование первого разделительного слоя, при этом первый разделительный слой заполняет четвертые интервалы, причем материал первого разделительного слоя отличается от материала исходного первого диэлектрического слоя;

[0023] травление участка исходного первого диэлектрического слоя до открытия боковых стенок вторых легированных областей;

[0024] формирование второго разделительного слоя, при этом второй разделительный слой окружает боковые стенки вторых легированных областей и расположен на боковой стенке первого разделительного слоя, при этом участок второго разделительного слоя расположен на боковых стенках вторых легированных областей, и участок второго разделительного слоя расположен на боковой стенке первого разделительного слоя, совместно образуя сквозные отверстия, причем участок исходного первого диэлектрического слоя открыт в нижних частях сквозных отверстий; при этом материал второго разделительного слоя отличается от материала исходного первого диэлектрического слоя; и

[0025] удаление участка исходного первого диэлектрического слоя, открытого сквозными отверстиями и расположенного на боковых стенках канальных областей, и использование оставшегося участка исходного первого диэлектрического слоя в качестве первого диэлектрического слоя.

[0026] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения формирование изолирующего слоя включает в себя:

[0027] термическое оксидирование боковых стенок открытых канальных областей с формированием изолирующего слоя таким образом, что изолирующий слой покрывает поверхности боковых стенок остальных участков канальных областей, а между изолирующим слоем и первым разделительным слоем обеспечены пятые интервалы.

[0028] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения формирование линий слоев включает в себя:

[0029] формирование исходных линий слоев таким образом, что исходные линии слоев заполняют пятые интервалы и сквозные отверстия, и исходные линии слоев также расположены между участками изолирующего слоя, покрывающими боковые стенки канальных областей на смежных исходных линиях битов; и

[0030] удаление участков исходных линий слоев, расположенных в сквозных отверстиях, при этом оставшиеся участки исходных линий слоев используют в качестве линий слоев.

[0031] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения формирование первого диэлектрического слоя включает в себя:

[0032] формирование исходного первого диэлектрического слоя таким образом, что исходный первый диэлектрический слой окружает боковые стенки полупроводниковых каналов, а между участками исходного первого диэлектрического слоя, расположенными на боковых стенках смежных полупроводниковых каналов на одной и той же исходной линии битов, обеспечен четвертый интервал;

[0033] формирование первого разделительного слоя, при этом первый разделительный слой заполняет четвертые интервалы, причем материал первого разделительного слоя отличается от материала исходного первого диэлектрического слоя;

[0034] травление участка исходного первого диэлектрического слоя до открытия боковых стенок вторых легированных областей и боковых стенок канальных областей, при этом оставшийся участок исходного первого диэлектрического слоя используют в качестве первого диэлектрического слоя.

[0035] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения формирование изолирующего слоя и формирование второго диэлектрического слоя включает в себя:

[0036] формирование защитного слоя, покрывающего боковые стенки вторых легированных областей и боковые стенки канальных областей, причем между защитным слоем и первым разделительным слоем обеспечивают шестой интервал, при этом участок защитного слоя на боковых стенках канальных областей является изолирующим слоем, а участок защитного слоя, покрывающий боковые стенки вторых легированных областей, является вторым диэлектрическим слоем.

[0037] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения формирование линий слоев включает в себя:

[0038] формирование исходных линий слоев таким образом, что исходные линии слоев заполняют шестые интервалы, и исходные линии слоев также расположены между участками защитного слоя, покрывающими участки боковых стенок полупроводниковых каналов на смежных исходных линиях битов; и

[0039] удаление участков исходных линий слоев, при этом оставшиеся участки исходных линий слоев используют в качестве линий слоев, при этом только линии слоев окружают только боковую стенку изолирующего слоя, расположенного на боковых стенках канальных областей.

[0040] Другие аспекты настоящего раскрытия станут понятными после прочтения и уяснения чертежей и раздела «Осуществление изобретения».

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0041] Чертежи, включенные в настоящее описание и образующие его часть, иллюстрируют варианты реализации настоящего раскрытия и используются вместе с настоящим описанием для объяснения принципов вариантов реализации настоящего раскрытия. На этих чертежах подобные ссылочные номера используются для представления подобных элементов. Чертежи в нижеследующем описании относятся только к части вариантов реализации настоящего раскрытия, а не ко всем из них. Специалисты в данной области техники могут создавать другие чертежи, основанные на этих чертежах, без приложения творческих усилий.

[0042] Один или более вариантов реализации проиллюстрированы на соответствующих чертежах, и эти приведенные для примера описания не представляют собой ограничения для вариантов реализации. Компоненты с одинаковыми ссылочными позициями на чертежах обозначены как аналогичные компоненты, а чертежи не ограничены масштабом, если не указано иное.

[0043] На ФИГ. 1-35 представлены схематические чертежи полупроводниковой структуры, соответствующие этапам способа изготовления полупроводниковой структуры согласно одному варианту реализации настоящего раскрытия.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0044] Как уже упоминалось в разделе «Уровень техники», в настоящее время имеется потребность в улучшении электрических характеристик малоразмерных функциональных устройств в полупроводниковой структуре при одновременном увеличении степени интеграции полупроводниковой структуры.

[0045] В вариантах реализации настоящего раскрытия предложены полупроводниковая структура и способ ее изготовления. В полупроводниковой структуре на основе предусмотрены вертикальные транзисторы с круговым затвором (GAA), а линии битов расположены между основой и транзисторами GAA, тем самым формируя трехмерную (3D) сложенную послойно полупроводниковую структуру, что увеличивает степень интеграции полупроводниковой структуры. Кроме того, поскольку материал линий битов включает химическое соединение металла с полупроводником, сопротивление линий битов уменьшено с получением улучшенных электрических характеристик полупроводниковой структуры.

[0046] Варианты реализации настоящего раскрытия подробно описаны ниже со ссылкой на чертежи. Специалистам в данной области техники понятно, что в вариантах реализации настоящего изобретения предложено множество технических подробностей, чтобы сделать настоящее изобретение более понятным. Однако даже без этих технических подробностей, а также различных изменений и модификаций, сделанных на основе нижеследующих вариантов реализации, технические решения, заявленные в настоящем раскрытии, могут быть реализованы.

[0047] В одном варианте реализации настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура. Полупроводниковая структура, предложенная в данном варианте реализации настоящего раскрытия, подробно описана ниже со ссылкой на чертежи. На ФИГ. 1-5 приведены схематические виды, представляющие структурные схемы, соответствующие полупроводниковой структуре согласно данному варианту реализации настоящего раскрытия. На ФИГ. 1 приведен схематический вид, представляющий структурную схему, соответствующую полупроводниковой структуре согласно данному варианту реализации настоящего изобретения; На ФИГ. 2 приведен схематический вид в разрезе, представляющий структуру, показанную на ФИГ. 1, взятый вдоль первого направления AA1 сечения; На ФИГ. 3 приведен еще один схематический вид в разрезе, представляющий структуру, показанную на ФИГ. 1, взятый вдоль первого направления AA1 сечения; На ФИГ. 4 приведен схематический вид в разрезе, представляющий структуру, показанную на ФИГ. 1, взятый вдоль второго направления BB1 сечения; и На ФИГ. 5 приведен еще один схематический вид, представляющий структурную схему, соответствующую полупроводниковой структуре согласно данному варианту реализации настоящего изобретения.

[0048] Со ссылкой на ФИГ. 1-5, полупроводниковая структура включает в себя: основу 11; линии 104 битов, расположенные на основе 11, причем материал линии 104 битов включает в себя химическое соединение металла с полупроводником; полупроводниковые каналы 105, расположенные на поверхностях линий 104 битов, причем полупроводниковый канал 105 включает в себя первую легированную область I, канальную область II и вторую легированную область III, расположенные последовательно вдоль направления Z от основы 11 к линии 104 битов, при этом первая легированная область I находится в контакте с линией 104 битов; первый диэлектрический слой 113, покрывающий поверхности боковых стенок первых легированных областей I, при этом первый интервал предусмотрен между участками первого диэлектрического слоя 113, покрывающими боковые стенки смежных первых легированных областей I на той же линии 104 битов; изолирующий слой 106, покрывающий поверхности боковых стенок канальных областей II; линии 107 слоев, покрывающие поверхность боковых стенок изолирующего слоя 106 на удалении от канальных областей II, при этом между смежными линиями 107 слоев предусмотрен второй интервал; второй диэлектрический слой 123, покрывающий поверхности боковых стенок вторых легированных областей II, при этом предусмотрен третий интервал между участками второго диэлектрического слоя 123, расположенными на боковых стенках смежных вторых легированных областей II; и третий диэлектрической слой 133, расположенный в первых интервалах, вторых интервалах и третьих интервалах.

[0049] Полупроводниковая структура снабжена вертикальными транзисторами с круговым затвором (GAA), а линии 104 битов расположены между основой 11 и транзисторами GAA, тем самым образуя трехмерную (3D) сложенную послойно полупроводниковую структуру, что увеличивает степень интеграции полупроводниковой структуры.

[0050] Ниже со ссылкой на ФИГ. 1-5 данная полупроводниковая описана более подробно.

[0051] В данном варианте реализации материал основы 11 может представлять собой одноэлементный полупроводниковый материал или кристаллический неорганический смешанный полупроводниковый материал. Одноэлементный полупроводниковый материал может представлять собой кремний или германий, а кристаллический неорганический смешанный полупроводниковый материал может представлять собой карбид кремния, кремний-германиевый материал, арсенид галлия или индий-галлиевый материал. Кроме того, основа 11 легирована ионами первого типа.

[0052] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения основа 11, линии 104 битов и полупроводниковые каналы 105 включают в себя один и тот же полупроводниковый элемент, поэтому полупроводниковые каналы 105 и линии 104 битов могут быть сформированы с использованием одной и той же пленочной структуры. Пленочная структура состоит из полупроводникового элемента, так что полупроводниковые каналы 105 и линии 104 битов объединены друг с другом, что предотвращает дефекты состояния межфазной границы между полупроводниковым каналом 105 и линией 104 битов и улучшает характеристики полупроводниковой структуры.

[0053] Полупроводниковый элемент может включать в себя по меньшей мере одно из кремния, углерода, германия, мышьяка, галлия или индия. В примере, как линии 104 битов, так и полупроводниковые каналы 105 включают в себя кремний. В других примерах как линии битов, так и полупроводниковые каналы могут включать в себя германий. Альтернативно как линии битов, так и полупроводниковые каналы включают в себя кремний и германий. Альтернативно как линии битов, так и полупроводниковые каналы включают в себя кремний и углерод. Альтернативно как линии битов, так и полупроводниковые каналы включают в себя мышьяк и галлий. Альтернативно как линии битов, так и полупроводниковые каналы включают в себя галлий и индий.

[0054] Материал линии 104 битов включает в себя химическое соединение 114 металла с полупроводником. Химическое соединение 114 металла с полупроводником имеет меньшее удельное сопротивление по сравнению с неметаллизированным полупроводниковым материалом. Таким образом, по сравнению с полупроводниковым каналом 105, линия 104 битов имеет меньшее удельное сопротивление. Это уменьшает сопротивление линии 104 битов и контактное сопротивление между линией 104 битов и первой легированной областью I, и, таким образом, дополнительно улучшает электрические характеристики полупроводниковой структуры. Кроме того, удельное сопротивление линии 104 битов также меньше, чем удельное сопротивление основы 11.

[0055] В некоторых примерах область линии 104 битов непосредственно под первой легированной областью I выполнена из полупроводникового материала, а область линии 104 битов, не покрытая первой легированной областью I, выполнена из химического соединения металла с полупроводником. Поскольку размер устройства продолжает уменьшаться, а параметры производственного процесса являются регулируемыми, участок области линии 104 битов непосредственно под первой легированной областью I выполнен из полупроводникового материала, а оставшаяся часть области линии 104 битов непосредственно под первой легированной областью I также может быть выполнена из химического соединения металла с полупроводником. «Оставшаяся часть области» в настоящем документе расположена на периферии «участка области».

[0056] В примере со ссылкой на ФИГ. 2, множество химических соединений 114 металла с полупроводником в одной и той же линии 104 битов расположены на расстоянии друг от друга. В другом примере, со ссылкой на ФИГ. 3, множество химических соединений 114 металла с полупроводником в одной и той же линии 104 битов соединены друг с другом. На ФИГ. 3 показано, что только края смежных химических соединений 114 металла с полупроводником непосредственно контактируют друг с другом для соединения. На практике площадь контакта между смежными химическими соединениями 114 металла с полупроводником может быть больше, и площадь контакта между смежными химическими соединениями 114 металла с полупроводником в данном случае не ограничена.

[0057] В других примерах вся линия битов может быть изготовлена только из химического соединения металла с полупроводником.

[0058] В случае, когда полупроводниковый элемент в качестве примера представляет собой кремний, химическое соединение 114 металла с полупроводником включает в себя по меньшей мере одно из силицида кобальта, силицида никеля, силицида молибдена, силицида титана, силицида вольфрама, силицида тантала или силицида платины.

[0059] В данном варианте реализации, на основе 11 может быть сформировано множество линий 104 битов, отделенных друг от друга, и каждая из линий 104 битов может находиться в контакте по меньшей мере с одной первой легированной областью I. На ФИГ. 1-4 показаны четыре отдельные линии 104 битов, причем каждая из линий 104 битов контактирует с четырьмя первыми легированными областями I. Количество линий 104 битов и количество первых легированных областей I, контактирующих с каждой из линий 104 битов, могут быть обосновано установлены в соответствии с фактическими электрическими требованиями.

[0060] Линия 104 битов легирована ионами второго типа, а основа 11 легирована ионами первого типа. Ион второго типа отличается от иона первого типа, при этом ион первого типа и ион второго типа представляют собой одно из иона N-типа или иона P-типа. Таким образом, линия 104 битов и основа 11 образуют PN-переход, который способствует предотвращению утечки из линии 104 битов, что дополнительно улучшает электрические характеристики полупроводниковой структуры. Еще в одних вариантах реализации основа 11 может быть не легирована ионом первого типа.

[0061] Ион N-типа представляет собой по меньшей мере одно из иона мышьяка, иона фосфора или иона сурьмы, а ион Р-типа представляет собой по меньшей мере одно из иона бора, иона индия или иона галлия.

[0062] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения первая легированная область I, канальная область II и вторая легированная область III полупроводникового канала 105 легированы ионом одного и того же типа, т.е. ионом второго типа. Концентрация легирующего иона в первой легированной области I равна концентрации легирующего иона в канальной области II и второй легированной области III.

[0063] Таким образом, устройство, сформированное полупроводниковым каналом 105, представляет собой беспереходный транзистор. Другими слоевами, типы легирующих ионов в первой легированной области I, канальной области II и второй легированной области III являются одинаковыми, например, ион N-типа, и легирующие ионы в первой легированной области I, канальной области II и второй легированной области III могут быть одинаковыми. При этом термин «беспереходный» в настоящем документе относится к отсутствию PN-перехода, т.е. отсутствует PN-переход в транзисторе, сформированном полупроводниковым каналом 105, а концентрации легирования легирующих ионов в первой легированной области I, канальной области II и второй легированной области III одинаковы. Такие преимущества включают в себя: с одной стороны, отсутствие необходимости выполнения дополнительного легирования в первой легированной области I и второй легированной области III, что позволяет устранить проблему, заключающуюся в том, что процессом легирования в первой легированной области I и второй легированной области III трудно управлять, особенно в связи с дальнейшим уменьшением размера транзистора, если первая легированная область I и вторая легированная область III дополнительно легированы, управлять концентрацией легирования труднее; с другой стороны, поскольку устройство представляет собой беспереходный транзистор, это позволяет избежать использования процесса легирования истока/стока со сверхвысоким градиентом для создания PN-перехода со сверхвысоким градиентом в наноразмерном диапазоне, поэтому можно избежать таких проблем, как дрейф порогового напряжения и увеличение тока утечки, вызванных резкими изменениями концентрации легирования, а эффект короткого канала может быть легко подавлен, так что устройство может работать в диапазоне нескольких нанометров, и такая конструкция дополнительно улучшает степень интеграции и электрические характеристики полупроводниковой структуры. Выражение «дополнительное легирование» в настоящем документе относится к легированию, осуществляемому для обеспечения того, чтобы типы легирующих ионов в первой легированной области I и второй легированной области III отличались от типов легирующих ионов в канальной области II.

[0064] В некоторых примерах концентрация легирования для иона второго типа в полупроводниковом канале 105 составляет от 1×10¹⁹ атомов/см³ до 1×10²⁰ атомов/см³. Вдоль направления Z от основы 11 к линии 104 битов высота полупроводникового канала 105 составляет от 100 нм до 150 нм, а высота первой легированной области I, канальной области II и второй легированной области III составляет от 30 нм до 50 нм.

[0065] В данном варианте реализации ортогональная проекция канальной области II на основу 11 меньше, чем ортогональная проекция второй легированной области III на основу 11, и меньше, чем ортогональная проекция первой легированной области I на основу 11. Таким образом, канальная область II может быть сформирована с меньшей площадью поперечного сечения, перпендикулярного направлению Z, от линии 104 битов к полупроводниковому каналу 105. В результате образованная впоследствии линия слоев может лучше управлять канальной областью II, таким образом способствуя управлению отпиранием или запиранием транзистора с круговым затвором (GAA). Еще в одних вариантах реализации ортогональные проекции первой легированной области, канальной области и второй легированной области на основу могут быть равны. Альтернативно ортогональные проекции канальной области и второй легированной области на основу меньше, чем ортогональная проекция первой легированной области на основу.

[0066] В некоторых примерах ширина W и длина L канальной области II в сечении, перпендикулярном направлению Z, не превышают 10 нм, и это гарантирует, что линия слоев, которая будет сформирована впоследствии, будет хорошо управлять канальной областью II.

[0067] Первый диэлектрический слой 113 может включать в себя четвертый диэлектрический слой 143 и пятый диэлектрический слой 153. Четвертый диэлектрический слой 143 расположен в интервалах между смежными линиями 104 битов и в интервалах между смежными первыми легированными областями I на смежных линиях 104 битов. Пятый диэлектрический слой 153 расположен на боковых стенках смежных первых легированных областей I на той же самой линии 104 битов и на боковой стенке четвертого диэлектрического слоя 143. Первый диэлектрический слой 113 выполнен с возможностью достижения электрической изоляции между смежными полупроводниковыми каналами 105 и смежными линиями 104 битов.

[0068] В некоторых примерах материал четвертого диэлектрического слоя 143 и материал пятого диэлектрического слоя 153 являются одинаковыми, при этом как материал четвертого диэлектрического слоя 143, так и материал пятого диэлектрического слоя 153 могут представлять собой оксид кремния. Еще в одних вариантах реализации материал четвертого диэлектрического слоя и материал пятого диэлектрического слоя также могут быть разными, если материалы четвертого диэлектрического слоя и пятого диэлектрического слоя являются материалами с хорошим изоляционным эффектом.

[0069] В данном варианте реализации ортогональная проекция периферии изолирующего слоя 106 на основу 11 меньше, чем ортогональная проекция периферии второго диэлектрического слоя 123 на основу 11, т.е. со ссылкой на ФИГ. 2 и 4, по сравнению с наружной стенкой второго диэлектрического слоя 123, удаленной от полупроводникового канала 105, при этом наружная стенка изолирующего слоя 106, удаленная от полупроводникового канала 105, находится ближе к полупроводниковому каналу 105. Кроме того, по сравнению с наружной стенкой первого диэлектрического слоя 113, удаленной от полупроводникового канала 105, наружная стенка изолирующего слоя 106, удаленная от полупроводникового канала 105, также находится ближе к полупроводниковому каналу 105. При этом материал изолирующего слоя 106 представляет собой оксид кремния.

[0070] Еще в одних вариантах реализации изолирующий слой и второй диэлектрический слой могут представлять собой одну и ту же пленочную структуру, т.е. изолирующий слой и второй диэлектрический слой могут быть сформированы на одном и том же этапе процесса. Материал изолирующего слоя и материал второго диэлектрического слоя включают в себя по меньшей мере одно из оксида кремния или нитрида кремния.

[0071] Первый интервал, второй интервал и третий интервал соединены друг с другом.

[0072] В некоторых примерах со ссылкой на ФИГ. 2-4 ортогональная проекция первого интервала на основу 11 совпадает с ортогональной проекцией второго интервала на основу 11. Третий диэлектрический слой 133 заполняет первые интервалы, вторые интервалы и третьи интервалы, при этом верхняя поверхность третьего диэлектрического слоя 133, удаленная от основы 11, расположена выше, чем поверхность второй легированной области III, удаленная от основы 11.

[0073] В некоторых примерах со ссылкой на ФИГ. 5 в участке третьего диэлектрического слоя 133, расположенном во вторых интервалах, предусмотрены полости 109. Иными слоевами, в дополнение к третьему диэлектрическому слою 133, полость 109 также обеспечена между смежными линиями 107 слоев для уменьшения емкости, образуемой между смежными линиями 107 слоев, таким образом, улучшая электрические характеристики полупроводниковой структуры. В других примерах полости могут быть предусмотрены не только в участке третьего диэлектрического слоя, расположенном во вторых интервалах, но также могут быть предусмотрены в участке третьего диэлектрического слоя, расположенном в первых интервалах, или в участке третьего диэлектрического слоя, расположенном в третьих интервалах.

[0074] Полупроводниковая структура также может включать в себя: металлический контактный слой 108, расположенный на верхних поверхностях вторых легированных областей III на удалении от основы 11, причем металлический контактный слой 108 содержит тот же металлический элемент, что и химическое соединение 114 металла с полупроводником. Металлический элемент включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля, молибдена, титана, вольфрама, тантала или платины.

[0075] Благодаря металлическому элементу в металлическом контактном слое 108 при последующем формировании нижнего электрода емкостной структуры на металлическом контактном слое 108 металлический контактный слой 108 образует омический контакт с нижним электродом. Таким образом, предотвращен непосредственный контакт нижнего электрода с полупроводниковым материалом с образованием контакта с барьером Шоттки. Конструкция омического контакта уменьшает контактное сопротивление между второй легирующей областью III и нижним электродом, уменьшает потребление энергии полупроводниковой структурой и подавляет эффект резистивно-емкостной (RC) задержки, таким образом улучшая электрические характеристики полупроводниковой структуры. Кроме того, с точки зрения процесса изготовления, поскольку металлический контактный слой 108 и химическое соединение 114 металла с полупроводником содержат один и тот же металлический элемент, это способствует формированию металлического контактного слоя 108 и формированию химических соединений 114 металла с полупроводником в линиях 104 битов в одном этапе процесса.

[0076] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения ортогональная проекция участка металлического контактного слоя 108 на основу 11 покрывает ортогональную проекцию второй легированной области III на основу 11. Таким образом, площадь контакта между металлическим контактным слоем 108 и нижним электродом увеличена, в следствие чего контактное сопротивление между металлическим контактным слоем 108 и нижним электродом уменьшено, и, таким образом, улучшены электрические характеристики полупроводниковой структуры.

[0077] Полупроводниковая структура также может включать в себя: переходный слой 118, расположенный между вторыми легированными областями III и металлическим контактным слоем 108 на участках верхних поверхностей вторых легированных областей III. Металлический контактный слой 108 охватывает оставшийся участок поверхности переходного слоя 118. Переходный слой 118 и вторая легированная область III легированы ионами одного и того же типа, а концентрация легирования для иона легирования в переходном слое 118 больше, чем во второй легированной области III. Таким образом, сопротивление переходного слоя 118 меньше, чем сопротивление второй легированной области III, что дополнительно уменьшает сопротивление электропередачи между второй легированной областью III и нижним электродом.

[0078] Еще в одних вариантах реализации полупроводниковая структура может не содержать переходный слой, а верхние поверхности вторых легированных областей снабжены только металлическим контактным слоем.

[0079] Полупроводниковая структура также может включать в себя емкостные структуры (не показаны на чертежах), причем емкостные структуры расположены на поверхности, сформированной металлическим контактным слоем 108 и третьим диэлектрическим слоем 133 совместно.

[0080] Таким образом, вертикальные транзисторы с круговым затвором (GAA) обеспечены на основе 11, а линии 104 битов расположены между основой 11 и транзисторами GAA, тем самым формируя трехмерную (3D) сложенную послойно полупроводниковую структуру, что увеличивает степень интеграции полупроводниковой структуры. Материал линии 104 битов включают в себя химическое соединение 114 металла с полупроводником, что уменьшает сопротивление линии 104 битов и контактное сопротивление между линией 104 битов и первой легированной областью I, дополнительно улучшая электрические характеристики полупроводниковой структуры. Устройство, образованное полупроводниковым каналом 105, представляет собой беспереходный транзистор, который позволяет избежать использования процесса легирования стока-истока со сверхвысоким градиентом. Следовательно, обеспечивается возможность предотвращения таких проблем, как дрейф порогового напряжения и увеличение тока утечки, вызванные резкими изменениями концентрации легирования, и возможность упрощенного подавления эффекта короткого канала. Такая конструкция дополнительно повышает степень интеграции и электрические характеристики полупроводниковой структуры.

[0081] Соответственно, в другом варианте реализации настоящего раскрытия также предложен способ изготовления полупроводниковой структуры, который может быть использован для изготовления вышеупомянутой полупроводниковой структуры.

[0082] На ФИГ. 1-35 приведены схематические виды в разрезе, соответствующие этапам способа изготовления полупроводниковой структуры, предложенной еще в одном варианте реализации. Способ изготовления полупроводниковой структуры, предложенный в данном варианте реализации, подробно описан ниже со ссылкой на чертежи, при этом части, аналогичные или соответствующие частям, которые упомянуты в приведенном выше варианте реализации, в данном случае не будут описаны повторно.

[0083] Со ссылкой на ФИГ. 6-9, обеспечивают основу 11, при этом на основе 11 формируют исходные линии 124 битов, а на поверхностях исходных линий 124 битов, удаленных от основы 11, формируют полупроводниковые каналы 105. Полупроводниковый канал 105 включает в себя первую легированную область I, канальную область II и вторую легированную область III, расположенные в последовательности вдоль направления от основы 11 к исходной линии 124 битов.

[0084] Обеспечение основы 11 и формирование исходных линий 124 битов и полупроводниковых каналов 105 на основе 11 включает в себя:

[0085] Со ссылкой на ФИГ. 6, обеспечивают подложку 110. Тип материала подложки 110 может представлять собой одноэлементный полупроводниковый материал или кристаллический неорганический смешанный полупроводниковый материал. Одноэлементный полупроводниковый материал может представлять собой кремний или германий, а кристаллический неорганический смешанный полупроводниковый материал может представлять собой карбид кремния, кремний-германиевый материал, арсенид галлия или индий-галлиевый материал.

[0086] Подложка 110 включает в себя: основу 11, при этом основа 11 легирована ионами первого типа; и исходный полупроводниковый слой 10, обеспеченный на основе 11.

[0087] Исходный полупроводниковый слой 10 подвергают легированию и отжигу. Исходный полупроводниковый слой 10 подвергают легированию ионами второго типа с тем, чтобы подвергнуть исходный полупроводниковый слой 10 последующему травлению с формированием исходных линий 124 битов и полупроводниковых каналов 105. Ион второго типа отличается от иона первого типа, при этом ион первого типа и ион второго типа соответственно представляют собой одно из иона N-типа или иона P-типа.

[0088] Обработка легированием может быть осуществлена путем высокотемпературной диффузии или ионной имплантации. При легировании исходного полупроводникового слоя 10 путем ионной имплантации температура отжига при обработке отжигом составляет от 800°С до 1000°С.

[0089] В данном варианте реализации концентрация легирования для иона второго типа в исходном полупроводниковом слое 10 составляет от 1×10¹⁹ атомов/см³ до 1×10²⁰ атомов/см³, а вдоль направления от исходного полупроводникового слоя 10 к основе 11 глубина легирования для иона второго типа в исходном полупроводниковом слое 10 составляет от 150 нм до 250 нм. Кроме того, ионы первого типа представляют собой ионы P-типа, а ионы второго типа представляют собой ионы N-типа. Еще в одних вариантах реализации ион первого типа может представлять собой ион N-типа, а ион второго типа может представлять собой ион P-типа.

[0090] Буферный слой 120 и барьерный слой 130 последовательно укладывают послойно на сторону исходного полупроводникового слоя 10, удаленную от основы 11. В некоторых примерах буферный слой 120 и барьерный слой 130 могут быть сформированы посредством процесса осаждения. Материал буферного слоя 120 представляет собой оксид кремния, а материал барьерного слоя 130 изготовлен из нитрида кремния.

[0091] В некоторых вариантах реализации настоящего раскрытия нитрид кремния может быть осажден с помощью процесса химического осаждения из паровой фазы с формированием барьерного слоя 130. Пленочный слой нитрида кремния окисляется очень медленно, что обеспечивает возможность защиты подложки 100, расположенной под пленочным слоем нитрида кремния, и предотвращения окисления подложки 100.

[0092] В некоторых примерах подложка 110 представляет собой кремниевую подложку. Из-за большого несоответствия постоянной решетки и коэффициента теплового расширения нитрида кремния и постоянной решетки и коэффициента теплового расширения кремниевой подложки, если нитрид кремния непосредственно сформирован на кремниевой подложке, плотность дефектов на межфазной границе между нитридом кремния и кремнием велика, вследствие чего легко образуется ловушка для носителей или центр рекомбинации, влияющие на подвижность носителей кремния и, таким образом, на рабочие характеристики и срок службы полупроводниковой структуры. Кроме того, напряжение пленки нитрида кремния является большим, и она может легко растрескиваться при непосредственном осаждении на кремниевую подложку. Таким образом, оксид кремния осаждают в виде буферного слоя 120 перед осаждением нитрида кремния на кремниевую подложку, таким образом улучшая рабочие характеристики и срок службы полупроводниковой структуры.

[0093] С продолженной ссылкой на ФИГ. 6, формируют первый маскирующий слой 102 на барьерном слое 130, при этом первый маскирующий слой 102 включает в себя множество первых слотов b, отделенных друг от друга. Длина первого слота b вдоль продольного направления X первых слотов b соответствует длине линии битов, которая будет сформирована впоследствии.

[0094] Со ссылкой на ФИГ. 7, осуществляют травление барьерного слоя 130, буферного слоя 120 и исходного полупроводникового слоя 10 с использованием первого маскирующего слоя 102 в качестве маски и формируют множество первых пазов а и удаляют первый маскирующий слой 102.

[0095] В данном варианте реализации глубина первого паза а вдоль направления Z, перпендикулярного поверхности основы 11, составляет от 250 нм до 300 нм. Поскольку глубина первого паза а больше, чем глубина легирования ионами второго типа в исходном полупроводниковом слое 10, это способствует обеспечению возможности травления исходного полупроводникового слоя 10, легированного ионами второго типа, с тем чтобы способствовать последующему формированию полупроводниковых каналов и линий битов с высокой концентрацией легирования ионами второго типа.

[0096] Со ссылкой на ФИГ. 8, в первых пазах а формируют четвертый диэлектрический слой 143.

[0097] В данном варианте реализации четвертый диэлектрический слой 143 может быть сформирован следующим образом: Осуществляют процесс осаждения с формированием четвертой диэлектрической пленки, покрывающей верхнюю поверхность барьерного слоя 130 и заполняющей первые пазы. Четвертую диэлектрическую пленку химически и механически выравнивают до тех пор, пока не будет открыта верхняя поверхность барьерного слоя 130, а оставшийся участок четвертой диэлектрической пленки используют в качестве четвертого диэлектрического слоя 143. Материал четвертой диэлектрической пленки включает в себя оксид кремния.

[0098] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения на верхней поверхности, образованной четвертым диэлектрическим слоем 143 и оставшимся участком подложки 110, формируют второй маскирующий слой 112 таким образом, что второй маскирующий слой 112 включает в себя множество вторых слотов с, отделенных друг от друга. Длина второго слота с вдоль продольного направления Y второго слота с соответствует длине линии слоев, которая будет сформирована впоследствии.

[0099] В данном варианте реализации, со ссылкой на ФИГ. 6 и 8, продольное направление X первого слота b перпендикулярно продольному направлению Y второго слота с. Таким образом, окончательно сформированные полупроводниковые каналы 105 соответствуют компоновке 4F2, которая дополнительно повышает степень интеграции полупроводниковой структуры. Еще в одних вариантах реализации продольное направление первого слота пересекает продольное направление второго слота, а внутренний угол между ними может не составлять 90°.

[00100] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения отношение ширины первого слота b вдоль направления Y к ширине второго слота с вдоль направления X равно 2 к 1 для обеспечения возможности того, что впоследствии будут сформированы сквозные отверстия, открывающие первый диэлектрический слой, окружающий боковые стенки канальных областей II, что способствует последующему формированию первых промежутков для изготовления линий слоев. В некоторых примерах ширина первого слота b вдоль направления Y равна ширине второго слота с вдоль направления X, а расстояние между смежными первыми слотами b равно расстоянию между смежными вторыми слотами с. С одной стороны, множество полупроводниковых каналов, сформированных впоследствии, расположены регулярно, что дополнительно повышает степень интеграции полупроводниковой структуры; с другой стороны, первый маскирующий слой 102 и второй маскирующий слой 112 могут быть сформированы с использованием одной и той же маски, что способствует снижению стоимости изготовления полупроводниковой структуры.

[00101] В данном варианте реализации оба из первого маскирующего слоя 102 и второго маскирующего слоя 112 могут быть сформированы с помощью технологии четырехкратного получения рисунка с самовыравниванием (self-aligned quadruple patterning technology, SAQP) или технологии двукратного получения рисунка с самовыравниванием (self-aligned double patterning technology, SADP).

[00102] Со ссылкой на ФИГ. 9, исходный полупроводниковый слой 10 (показанный на ФИГ. 6) и четвертый диэлектрический слой 143 подвергают травлению с использованием второго маскирующего слоя 112 в качестве маски и формируют множество вторых пазов d, исходных линий 124 битов и полупроводниковых каналов 105. Глубина второго паза d вдоль направления Z, перпендикулярного поверхности основы 11, меньше, чем глубина первого паза a. Таким образом, при формировании исходных линий 124 битов на стороне исходной линии 124 битов на удалении от основы 11 формируют множество полупроводниковых каналов 105, отделенных друг от друга, причем исходная линия 124 битов находится в контакте с первыми легированными областями I полупроводниковых каналов 105. Удаляют второй маскирующий слой 112.

[00103] В некоторых примерах глубина второго паза d составляет от 100 нм до 150 нм. Поскольку глубина легирования ионами второго типа в исходном полупроводниковом слое 10 составляет от 150 нм до 250 нм, большая часть или весь исходный полупроводниковый слой 10, легированный ионами второго типа, после двух травлений преобразуется в полупроводниковые каналы 105.

[00104] Кроме того, материал подложки 110 представляет собой кремний, а материал четвертого диэлектрического слоя 143 представляет собой оксид кремния. При травлении исходного полупроводникового слоя 10 и четвертого диэлектрического слоя 143 с использованием второго маскирующего слоя 112 в качестве маски скорость травления для оксида кремния больше, чем для кремния. Поэтому участок боковой стенки исходной линии 124 битов открыт.

[00105] Для достижения электрической изоляции между смежными исходными линиями 124 битов и смежными полупроводниковыми каналами 105 после травления исходного полупроводникового слоя 10 и четвертого диэлектрического слоя 143 с использованием второго маскирующего слоя 112 в качестве маски оставшийся участок четвертого диэлектрического слоя 143 расположен в интервалах между смежными исходными линиями 124 битов и в интервалах между смежными полупроводниковыми каналами 105.

[00106] Типы легирующих ионов в первой легированной области I, канальной области II и второй легированной области III являются одинаковыми, например, легирующий ион представляет собой ион N-типа, и концентрации легирования легирующего иона в первой легированной области I, канальной области II и второй легированной области III являются одинаковыми. Иными слоевами, устройство, сформированное полупроводниковым каналом 105, представляет собой беспереходный транзистор. Легирующий ион в первой легированной области I, канальной области II и второй легированной области III может быть тем же самым. Таким образом, отсутствует необходимость в проведении дополнительного легирования первой легированной области I и второй легированной области III и в результате предотвращается проблема, состоящая в том, что процессом легирования в первой легированной области I и второй легированной области III трудно управлять. Концентрацией легирования становится особенно трудно управлять в случае дальнейшего уменьшения размера транзистора, если дополнительно легировать первую легированную область I и вторую легированную область III. В дополнение, поскольку устройство представляет собой беспереходный транзистор, оно не требует использования процесса легирования истока-стока со сверхвысоким градиентом для создания PN-перехода со сверхвысоким градиентом в наноразмерном диапазоне. Следовательно, обеспечена возможность устранения таких проблем, как дрейф порогового напряжения и увеличение тока утечки, вызванные резкими изменениями концентрации легирования, и возможность упрощенного подавления эффекта короткого канала, так что устройство все еще способно работать в диапазоне нескольких нанометров. Такая конструкция дополнительно повышает степень интеграции и электрические характеристики полупроводниковой структуры. Выражение «дополнительное легирование» в настоящем документе относится к легированию, осуществляемому для обеспечения того, чтобы типы легирующих ионов в первой легированной области I и второй легированной области III отличались от типов легирующих ионов в канальной области II.

[00107] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения полупроводниковые каналы 105 образуют транзисторы с круговым затвором (GAA), перпендикулярные верхним поверхностям исходных линий 124 битов на удалении от основы 11, тем самым образуя трехмерную (3D) сложенную послойно полупроводниковую структуру. Транзисторы с круговым затвором выполнены с малым размером без негативного воздействия на электрические характеристики транзисторов с круговым затвором, что увеличивает степень интеграции полупроводниковой структуры.

[00108] В данном варианте реализации первый маскирующий слой 102 и второй маскирующий слой 112 используются для одновременного формирования исходных линий 124 битов и полупроводниковых каналов 105 посредством двух процессов травления. С одной стороны, это способствует регулировке размера полупроводникового канала 105 путем регулировки размеров первого слота b и второго слота c, и формированию полупроводниковых каналов 105 с высокоточными размерами; с другой стороны, исходные линии 124 битов и полупроводниковые каналы 105 формируются путем травления исходного полупроводникового слоя 10. Иначе говоря, исходные линии 124 битов и полупроводниковые каналы 105 формируются с использованием одной и той же пленочной структуры, так что исходные линии 124 битов и полупроводниковые каналы 105 объединены. Это предотвращает дефекты состояния межфазной границы между исходными линиями 124 битов и полупроводниковыми каналами 105 и улучшает характеристики полупроводниковой структуры. Кроме того, после травления исходного полупроводникового слоя 10 с использованием первого маскирующего слоя 102 в качестве маски в первых пазах а также формируют четвертый диэлектрический слой 143. Это подготавливает последующее формирование промежутка между боковой стенкой канальной области II и первым разделительным слоем и способствует последующему формированию первого промежутка для подготовки линии слоев.

[00109] На ФИГ. 10-35 показан первый диэлектрический слой 113, покрывающий поверхности боковых стенок первых легированных областей I, и обеспечен первый интервал между участками первого диэлектрического слоя 113, покрывающими боковые стенки смежных первых легированных областей I на одной и той же исходной линии 124 битов. Формируют изолирующий слой 106, покрывающий поверхности боковых стенок канальных областей II. Формируют линии 107 слоев, покрывающие поверхность боковой стенки изолирующего слоя 106 на удалении от канальных областей II, и обеспечивают второй интервал между смежными линиями 107 слоев. Формируют второй диэлектрический слой 123, покрывающий поверхности боковых стенок вторых легированных областей III, и обеспечивают третий интервал между участками второго диэлектрического слоя 123 на боковых стенках смежных вторых легированных областей III. Первый интервал, второй интервал и третий интервал соединяются и частично открывают исходную линию 124 бита. Выполняют металлизацию открытых исходных линий (124) битов с формированием линий (104) битов. Материал линии 104 битов включает в себя химическое соединение 114 металла с полупроводником.

[00110] На ФИГ. 12 приведен схематический вид в разрезе структуры, показанной на ФИГ. 11, взятый вдоль первого направления AA1 сечения, а на ФИГ. 13 приведен схематический вид в разрезе структуры, показанной на ФИГ. 11, взятый вдоль второго направления BB1 сечения. Ниже в соответствии с требованиями описания будут рассмотрены один или оба из схематического вида в разрезе вдоль первого направления AA1 сечения и схематического вида в разрезе вдоль второго направления BB1 сечения. При ссылке только на один чертеж, этот чертеж представляет собой схематический вид в разрезе вдоль первого направления AA1 сечения. При одновременной ссылке на два чертежа первый чертеж представляет собой схематический вид в разрезе вдоль первого направления AA1 сечения, а второй чертеж представляет собой схематический вид в разрезе вдоль второго направления BB1 сечения.

[00111] В некоторых примерах, со ссылкой на ФИГ. 10-27, формирование первого диэлектрического слоя 113, изолирующего слоя 106, линий 107 слоев и второго диэлектрического слоя 123 включает в себя:

[00112] Со ссылкой на ФИГ. 10-11, формируют исходный первый диэлектрический слой 113a. Исходный первый диэлектрический слой 113a окружает боковые стенки полупроводниковых каналов 105. Обеспечивают четвертый интервал е между участками исходного первого диэлектрического слоя 113a, расположенными на боковых стенках смежных полупроводниковых каналов 105 на одной и той же исходной линии 124 битов.

[00113] Со ссылкой на ФИГ. 10, формируют пятую диэлектрическую пленку 103. Пятая диэлектрическая пленка 103 конформно покрывает боковые стенки и нижние части вторых пазов d (со ссылкой на ФИГ. 9), а также расположена на верхних поверхностях барьерного слоя 130 и четвертого диэлектрического слоя 143.

[00114] Со ссылкой на ФИГ. 10 и 11, пятую диэлектрическую пленку 103 подвергают процессу безмасочного сухого травления до тех пор, пока не будет открыт барьерный слой 130. В течение одного и того же времени травления различные области пятой диэлектрической пленки 103 вытравливаются на одинаковую толщину и образуют пятый диэлектрический слой 153.

[00115] Со ссылкой на ФИГ. 11-13, четвертый диэлектрический слой 143 расположен на боковых стенках вторых пазов d (показаны на ФИГ. 9), а четвертый диэлектрический слой 143 расположен в интервалах между смежными полупроводниковыми каналами 105. Четвертый диэлектрический слой 143 и пятый диэлектрический слой 153 совместно формируют исходный первый диэлектрический слой 113a, а между участками пятого диэлектрического слоя 153, расположенными на боковой стенке вторых пазов d, обеспечен четвертый интервал е.

[00116] Материал четвертого диэлектрического слоя 143 является таким же, что и материал пятого диэлектрического слоя 153, что удобно для совместного удаления участка четвертого диэлектрического слоя 143 и участка пятого диэлектрического слоя 153, соответствующих боковым стенкам канальных областей II, посредством процесса травления, с формированием таким образом полости между боковой стенкой канальной области II и первым разделительным слоем, которые будут сформированы впоследствии, что способствует последующему формированию промежутков для подготовки линий слоев. Материал четвертого диэлектрического слоя 143 и материал пятого диэлектрического слоя 153 представляют собой оксид кремния.

[00117] Еще в одних вариантах реализации материал четвертого диэлектрического слоя и материал пятого диэлектрического слоя также могут быть различными, при услоевии, что материал четвертого диэлектрического слоя и материал пятого диэлектрического слоя являются материалами с хорошими изоляционными свойствами, и, таким образом, часть четвертого диэлектрического слоя и часть пятого диэлектрического слоя, соответствующие боковым стенкам канальных областей, могут быть удалены поэтапно.

[00118] Со ссылкой на ФИГ. 14, формируют первый разделительный слой 163. Первый разделительный слой 163 заполняет четвертые интервалы e, при этом материал первого разделительного слоя 163 и материал исходного первого диэлектрического слоя 113a являются различными.

[00119] Первый разделительный слой 163 может быть сформирован следующим образом: Формируют посредством процесса осаждения первую разделительную пленку, покрывающую верхнюю поверхность барьерного слоя 130 и заполняющую четвертые интервалы e. Первую разделительную пленку, барьерный слой 130, буферный слой 120 и исходный первый диэлектрический слой 113a химически и механически выравнивают до тех пор, пока не будут открыты верхние поверхности вторых легированных областей III. Оставшуюся часть первой разделительной пленки используют в качестве первого разделительного слоя 163. Материал первой разделительной пленки включает в себя нитрид кремния.

[00120] Со ссылкой на ФИГ. 15, исходный первый диэлектрический слой 113a частично вытравлен с открытием боковых стенок вторых легированных областей III.

[00121] Со ссылкой на ФИГ. 16-19, где на ФИГ. 17 приведен вид сверху по ФИГ. 16, на ФИГ. 18 приведен схематический вид в разрезе вдоль третьего направления CC1 сечения, а на ФИГ. 19 приведен схематический вид в разрезе вдоль второго направления BB1 сечения.

[00122] Формируют второй разделительный слой 173. Второй разделительный слой 173 окружает боковые стенки вторых легированных областей III и расположен на боковой стенке первого разделительного слоя 163. Участок второго разделительного слоя 173, расположенный на боковых стенках вторых легированных областей III, и участок второго разделительного слоя 173, расположенный на боковой стенке первого разделительного слоя 163, задают сквозные отверстия f. Исходный первый диэлектрический слой 113a открыт в нижних частях сквозных отверстий f. Материал второго разделительного слоя 173 и материал исходного первого диэлектрического слоя 113a являются различными.

[00123] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, со ссылкой на ФИГ. 18 и 19, второй разделительный слой 173 покрывает верхнюю поверхность пятого диэлектрического слоя 153 и участок верхней поверхности четвертого диэлектрического слоя 143, окружая боковые стенки вторых легированных областей III. Сквозные отверстия f открывают участок верхней поверхности четвертого диэлектрического слоя 143.

[00124] В данном варианте реализации второй разделительный слой 173 может быть сформирован следующим образом: В процессе осаждения формируют вторую разделительную пленку для конформного покрытия поверхности, сформированной полупроводниковыми каналами 105, исходным первым диэлектрическим слоем 113a и первым разделительным слоем 163. Вторую разделительную пленку подвергают процессу безмасочного сухого травления до тех пор, пока не будут открыты верхние поверхности вторых легированных областей III. В течение одного и того же времени травления различные области второй разделительной пленки вытравливают на одинаковую толщину и формируют второй разделительный слой 173, открывающий первый разделительный слой 163. Материал второго разделительного слоя 173 включает в себя нитрид кремния.

[00125] Кроме того, в первом маскирующем слое 102 и втором маскирующем слое 112, упомянутых выше, отношение ширины первого слота b вдоль направления Y к ширине второго слота с вдоль направления X равно 2 к 1. При формировании второго разделительного слоя 173 это способствует обеспечению того, что второй разделительный слой 173 заполняет интервал между смежными полупроводниковыми каналами 105 на одной и той же исходной линии 124 битов, но не заполняет промежуток между смежными полупроводниковыми каналами 105 на смежных исходных линиях 124 битов, тем самым обеспечивая формирование сквозных отверстий f, открывающих участок верхней поверхности четвертого диэлектрического слоя 143, что способствует последующему удалению участка исходного первого диэлектрического слоя 113a с использованием сквозных отверстий f.

[00126] Со ссылкой на ФИГ. 20-22, удаляют участок исходного первого диэлектрического слоя 113a, расположенный на боковых стенках канальных областей II, открытых через сквозные отверстия f, а оставшийся участок исходного первого диэлектрического слоя 113a используют в качестве первого диэлектрического слоя 113a.

[00127] Поскольку сквозные отверстия f открывают участок верхней поверхности первого диэлектрического слоя 113, а материал первого диэлектрического слоя 113 отличается от материала второго диэлектрического слоя 123 и материала третьего диэлектрического слоя 133, травильный раствор может быть введен в сквозные отверстия f для удаления участка первого диэлектрического слоя 113, расположенного на боковых стенках канальных областей II, посредством процесса влажного травления, и сохранения участка первого диэлектрического слоя 113, расположенного на боковых стенках первых легированных областей I.

[00128] Кроме того, первый разделительный слой 163 и второй разделительный слой 173 совместно формируют опорную рамку. Опорная рамка находится в контакте со вторыми легированными областями III и частично заглублена в первый диэлектрический слой 113. В процессе влажного травления, с одной стороны, опорная рамка выполняет функцию поддержки и фиксации полупроводниковых каналов 105, и когда протекает травильный раствор, создается сжимающее усилие, действующее на полупроводниковые каналы 105, что способствует предотвращению давления на полупроводниковые каналы 105, которое может вызвать их наклон или смещение, таким образом улучшая стабильность полупроводниковой структуры; с другой стороны, опорная рамка охватывает боковые стенки вторых легированных областей III, что способствует предотвращению повреждения травильным раствором вторых легированных областей III.

[00129] После удаления участка исходного первого диэлектрического слоя 113a, расположенного на боковых стенках канальных областей II, между канальными областями II и первым разделительным слоем 163 формируют вторые промежутки g, при этом сквозное отверстие f и второй промежуток g совместно формируют полостную структуру h.

[00130] Со ссылкой на ФИГ. 23 и 24, боковые стенки открытых канальных областей II подвергают термическому окислению с формированием изолирующего слоя 106. Изолирующий слой 106 покрывает поверхности боковых стенок оставшихся участков канальных областей II, а между изолирующим слоем 106 и первым разделительным слоем 163 обеспечены пятые интервалы i.

[00131] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, со ссылкой на ФИГ. 24, пятые интервалы i также расположены между участками изолирующего слоя 106 на боковых стенках смежных полупроводниковых каналов 105 на смежных исходных линиях 124 битов.

[00132] Во время обработки термическим оксидированием, поскольку верхние поверхности вторых легированных областей III также открыты, участки вторых легированных областей III, близкие к верхним поверхностям, и участки канальных областей II преобразуются в изолирующий слой 106. Таким образом, ортогональная проекция канальной области II на основу 11 меньше ортогональной проекции второй легированной области III на основу 11 и меньше ортогональной проекции первой легированной области I на основу 11. Таким образом, канальные области II могут быть сформированы с меньшей площадью поперечного сечения, взятого в направлении, перпендикулярном направлению Z от исходной линии 124 битов к полупроводниковому каналу 105, без необходимости использования процесса травления. Таким образом, впоследствии сформированные линии слоев могут лучше управлять канальными областями II, тем самым способствуя управлению отпиранием или запиранием транзисторов с круговым затвором (GAA). Материал изолирующего слоя 106 представляет собой оксид кремния. Еще в одних вариантах реализации изолирующий слой, покрывающий поверхности боковых стенок канальных областей, также может быть сформирован посредством процесса осаждения.

[00133] В данном варианте реализации участок изолирующего слоя 106 на верхних поверхностях оставшихся участков вторых легированных областей III удаляют в последующем процессе. Еще в одних вариантах реализации участок изолирующего слоя на верхних поверхностях оставшихся участков вторых легированных областей может быть удален после обработки термическим оксидированием с сохранением только участка изолирующего слоя, покрывающего поверхности боковых стенок оставшихся участков канальных областей.

[00134] С продолжением ссылки на ФИГ. 23 и 24, ортогональная проекция периферии изолирующего слоя 106 на основу 11 меньше, чем ортогональная проекция периферии второго разделительного слоя 173 на основу 11. Иными слоевами, по сравнению с наружной стенкой второго разделительного слоя 173 на удалении от полупроводниковых каналов 105, наружная стенка изолирующего слоя 106 на удалении от полупроводниковых каналов 105 находится ближе к полупроводниковым каналам 105. Таким образом, пятые интервалы i могут быть сформированы между изолирующим слоем 106 и первым разделительным слоем 163, так что линии слоев, которые будут сформированы впоследствии, могут окружать участок изолирующего слоя 106, расположенный на боковых стенках канальных областей II. Кроме того, по сравнению с наружной стенкой первого диэлектрического слоя 113 (показанной на ФИГ. 20) на удалении от полупроводниковых каналов 105, наружная стенка изолирующего слоя 106 на удалении от полупроводниковых каналов 105, также может быть ближе к полупроводниковым каналам 105.

[00135] Со ссылкой на ФИГ. 25-27, формируют исходные линии слоев. Исходная линия слоев заполняет пятый интервал i и сквозное отверстие f, при этом исходные линии слоев также расположены между участками изолирующего слоя 106 на боковых стенках канальных областей II на смежных исходных линиях 124 битов. Участок исходной линии слоев, расположенный в сквозном отверстии f, удаляют, а оставшуюся часть исходной линии слоев используют в качестве линии 107 слоев. Исходные линии слоев могут быть сформированы посредством процесса осаждения, а материал исходной линии слоев включает в себя по меньшей мере одно из поликремния, нитрида титана, нитрида тантала, меди или вольфрама.

[00136] Исходная линия слоев заполняет полостную структуру h (показанную на ФИГ. 20) способом самовыравнивания. После удаления участка исходной линии слоев, расположенного в сквозном отверстии f, может быть сформирована линия 107 слоев с точным размером с самовыравниванием. Таким образом, отсутствует необходимость в задании размера линии 107 слоев посредством процесса травления, что упрощает изготовление линий 107 слоев. Кроме того, обеспечена возможность получения малоразмерных линий 107 слоев путем регулировки размера пятого интервала i.

[00137] Со ссылкой на ФИГ. 28, после завершения формирования линий 107 слоев формируют третий разделительный слой 183. Третий разделительный слой 183 заполняет сквозные отверстия f (показанные на ФИГ. 26).

[00138] В данном варианте реализации третий разделительный слой 183 может быть сформирован следующим образом: Формируют посредством процесса осаждения третью разделительную пленку, покрывающую верхнюю поверхность участка изолирующего слоя 106, расположенного на верхних поверхностях вторых легированных областей III и заполняющего сквозные отверстия f. Третий разделительный слой химически и механически выравнивают до тех пор, пока не будет открыта верхняя поверхность участка изолирующего слоя 106, а оставшийся участок третьей разделительной пленки используют в качестве третьего разделительного слоя 183. Материал третьей разделительной пленки является таким же, что и материал первого разделительного слоя и второго разделительного слоя, и включает в себя нитрид кремния. Еще в одних вариантах реализации третья разделительная пленка также может быть химически и механически выровнена до тех пор, пока не будут открыты верхние поверхности вторых легированных областей. Иными слоевами, одновременно удаляют участок изолирующего слоя, расположенный на верхних поверхностях вторых легированных областей, а оставшийся участок третьей разделительной пленки используют в качестве третьего разделительного слоя.

[00139] С продолжением ссылки на ФИГ. 28, удаляют участок изолирующего слоя 106, расположенный на верхних поверхностях вторых легированных областей III. На верхних поверхностях вторых легированных областей III посредством процесса эпитаксиального выращивания формируют исходный переходный слой 128. Ортогональная проекция участка исходного переходного слоя 128 на основу 11 покрывает ортогональную проекцию второй легированной области III на основу 11.

[00140] Кроме того, во время процесса эпитаксиального выращивания исходный переходный слой 128 дополнительно легируют легирующим ионом того же типа, что и во вторых легированных областях III. Концентрация легирования для легирующего иона в исходном переходном слое 128 больше, чем концентрация для легирующего иона во вторых легированных областях III, поэтому сопротивление исходного переходного слоя 128 меньше, чем сопротивление вторых легированных областей III.

[00141] С одной стороны, использование процесса эпитаксиального выращивания способствует улучшению непрерывности между вторыми легированными областями III и исходным переходным слоем 128, уменьшению контактных дефектов, вызванных различными характеристиками решетки или дислокациями решетки, уменьшению контактного сопротивления, вызванного контактными дефектами, и улучшению транспортирующей способности и скорости перемещения носителей, тем самым улучшая проводимость между вторыми легированными областями III и исходным переходным слоем 128, для уменьшения тепла, выделяемого во время работы полупроводниковой структуры; с другой стороны, использование процесса эпитаксиального выращивания способствует увеличению ортогональной проекции исходного переходного слоя 128 на основу 11, что делает площадь ортогональной проекции участка исходного переходного слоя 128 на основу 11 больше, чем площадь ортогональной проекции второй легированной области III на основу 11. Исходный переходный слой впоследствии может быть использован в качестве маски для предотвращения травления второго диэлектрического слоя, окружающего боковые стенки вторых легированных областей III, для открытия вторых легированных областей III с обеспечением желаемого защитного эффекта впоследствии сформированного второго диэлектрического слоя на вторых легированных областях III.

[00142] Со ссылкой на ФИГ. 28 и 29, первый разделительный слой 163, второй разделительный слой 173 и третий разделительный слой 183 вытравливают с использованием исходного переходного слоя 128 в качестве маски для обнажения боковых стенок вторых легированных областей III. Верхняя поверхность оставшегося участка первого разделительного слоя 163 расположена не выше верхней поверхности линии 107 слоев. Ортогональная проекция участка исходного переходного слоя 128 на основу 11 покрывает ортогональную проекцию второй легированной области III на основу 11 для предотвращения повреждения полупроводниковых каналов 105 во время травления.

[00143] Со ссылкой на ФИГ. 30, формируют вторую диэлектрическую пленку для конформного покрытия поверхности исходного переходного слоя 128, боковых стенок вторых легированных областей III, верхних поверхностей линий 107 слоев и верхней поверхности первого разделительного слоя 163 (показанного на ФИГ. 29). Второй диэлектрический слой подвергают химическому и механическому выравниванию до тех пор, пока не будет открыта поверхность исходного переходного слоя 128, а оставшийся участок второго диэлектрического слоя 123 подвергают травлению с использованием исходного переходного слоя 128 в качестве маски. Площадь ортогональной проекции участка исходного переходного слоя 128 на основу 11 больше площади ортогональной проекции второй легированной области III на основу 11. Следовательно, когда удален участок второй диэлектрической пленки, расположенный на поверхности исходного переходного слоя 128, верхней поверхности первого разделительного слоя 163 и участков верхних поверхностей линий 107 слоев, участок второй диэлектрической пленки, непосредственно противоположный ортогональной проекции исходного переходного слоя 128 на основу 11, защищен от травления. Таким образом, формируют второй диэлектрический слой 123, окружающий боковые стенки вторых легированных областей III, при этом второй диэлектрический слой 123 оказывает желательное защитное воздействие на вторые легированные области III. Вторая диэлектрическая пленка может быть сформирована посредством процесса осаждения.

[00144] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, со ссылкой на ФИГ. 30, оставшуюся часть первого разделительного слоя 163 удаляют для открытия верхних поверхностей исходных линий 124 битов.

[00145] Еще в одних вариантах реализации первый разделительный слой, второй разделительный слой и третий разделительный слой вытравливают с использованием исходного переходного слоя в качестве маски для открытия исходных линий битов и боковых стенок вторых легированных областей. Боковые стенки открытых вторых легированных областей подвергают термическому окислению с получением второго диэлектрического слоя.

[00146] Со ссылкой на ФИГ. 1-4, открытые исходные линии 124 битов и исходный переходный слой 128 металлизируют для формирования линий 104 битов. Материал линии 104 битов включает в себя химическое соединение 114 металла с полупроводником.

[00147] На поверхности исходного переходного слоя 128 и верхних поверхностях исходных линий 124 битов формируют металлический слой для обеспечения металлического элемента для последовательно формируемых линий битов. Металлический слой также расположен на открытых участках поверхностей второго диэлектрического слоя 123, линий 107 слоев и первого диэлектрического слоя 113. Материал металлического слоя включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля, молибдена, титана, вольфрама, тантала или платины.

[00148] Выполняют отжиг для преобразования части толщины исходного переходного слоя 128 в металлический контактный слой 108 и части толщины исходной линии 124 битов (показанной на ФИГ. 30) в линию 104 битов.

[00149] После формирования линий 104 битов оставшийся участок металлического слоя удаляют.

[00150] В некоторых вариантах реализации во время отжига металлический слой реагирует с исходным переходным слоем 128 и исходными линиями 124 битов. Часть толщины исходного переходного слоя 128 преобразуют в металлический контактный слой 108, а часть толщины исходной линии 124 битов преобразуют в линию 104 битов. В примере со ссылкой на ФИГ. 2 множество химических соединений 114 металла с полупроводником в одной и той же линии 104 битов расположены на расстоянии друг от друга. В другом примере, со ссылкой на ФИГ. 3, множество химических соединений 114 металла с полупроводником в одной и той же линии 104 битов соединены друг с другом.

[00151] Еще в одних вариантах реализации полная толщина исходного переходного слоя может быть преобразована в металлический контактный слой, а полная толщина исходной линии битов может быть преобразована в линию битов.

[00152] Еще в одних вариантах реализации, когда исходный переходный слой не формируют на верхних поверхностях вторых легированных областей, участок изолирующего слоя на верхних поверхностях вторых легированных областей сначала не удаляют, а впоследствии металлизируют только исходные линии битов. После формирования линий битов удаляют участок изолирующего слоя на верхних поверхностях вторых легированных областей. Со ссылкой на ФИГ. 30 и ФИГ. 1-4, формируют третий диэлектрический слой 133. Третий диэлектрический слой 133 заполняет первые интервалы между смежными участками первого диэлектрического слоя 113, вторые интервалы между смежными линиями 107 слоев и третьи интервалы между смежными участками второго диэлектрического слоя 123 для реализации электрической изоляции между смежными полупроводниковыми каналами 105 и смежными линиями 107 слоев. В некоторых примерах, со ссылкой на ФИГ. 5, при формировании третьего диэлектрического слоя 133 в участке третьего диэлектрического слоя 133 во втором интервале может быть образована полость.

[00153] В других примерах, со ссылкой на ФИГ. 10-14 и 31-35, первый диэлектрический слой 113, изолирующий слой 106, линии 107 слоев и вторые диэлектрические слои 123 формируют следующим образом:

[00154] Со ссылкой на ФИГ. 10-14, формируют исходный первый диэлектрический слой 113a. Исходный первый диэлектрический слой 113a окружает боковые стенки полупроводниковых каналов 105. Обеспечивают четвертый интервал е между участками исходного первого диэлектрического слоя 113a, расположенными на боковых стенках смежных полупроводниковых каналов 105 на одной и той же исходной линии 124 битов. Формируют первый разделительный слой 163. Первый разделительный слой 163 заполняет четвертые интервалы e, при этом материал первого разделительного слоя 163 отличается от материала исходного первого диэлектрического слоя 113a.

[00155] Формирование исходного первого диэлектрического слоя 113a и первого разделительного слоя 163 является таким же, что и в приведенном выше примере, и не будет повторяться в настоящем документе.

[00156] Со ссылкой на ФИГ. 31, исходный первый диэлектрический слой 113a (показанный на ФИГ. 14) частично вытравливают до открытия боковых стенок вторых легированных областей III и канальных областей II, а оставшийся участок исходного первого диэлектрического слоя 113a используют в качестве первого диэлектрического слоя 113.

[00157] Со ссылкой на ФИГ. 32-33, формируют защитный слой 116, покрывающий боковые стенки вторых легированных областей III и боковые стенки канальных областей II. Между защитным слоем 116 и первым разделительным слоем 163 обеспечивают шестые интервалы k. Участок защитного слоя 116 на боковых стенках канальных областей II представляет собой изолирующий слой 106, а участок защитного слоя 116, покрывающий боковые стенки вторых легированных областей III, представляет собой второй диэлектрический слой 123.

[00158] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения, со ссылкой на ФИГ. 33, шестой интервал k также расположен между участками защитного слоя 116 на боковых стенках смежных полупроводниковых каналов 105 на смежных исходных линиях 124 битов.

[00159] В данном варианте реализации материал полупроводникового канала 105 представляет собой кремний, а защитный слой 116 формируют следующим образом: Боковые стенки канальных областей II и боковые стенки и верхние поверхности открытых вторых легированных областей III термически окисляют, так что защитный слой 116 покрывает поверхности боковых стенок оставшихся участков канальных областей II, оставшихся участков вторых легированных областей III и верхние поверхности оставшихся участков вторых легированных областей III. Еще в одних вариантах реализации защитный слой, покрывающий боковые стенки канальных областей, а также боковые стенки и верхние поверхности вторых легированных областей, также может быть сформирован посредством процесса осаждения.

[00160] Путем термического окисления боковых стенок канальных областей II и открытых вторых легированных областей III канальные области II и вторые легированные области III частично преобразуют в защитный слой 116. Ортогональные проекции канальной области II и второй легированной области III на основу 11 меньше, чем ортогональная проекция первой легированной области I на основу 11. Таким образом, канальные области II и вторые легированные области III могут быть сформированы с меньшей площадью сечения в направлении, перпендикулярном направлению Z, от исходной линии 124 битов к полупроводниковому каналу 105, без необходимости использования процесса травления. Таким образом, впоследствии сформированные линии слоев могут лучше управлять канальными областями II, тем самым способствуя управлению отпиранием или запиранием транзисторов с круговым затвором (GAA).

[00161] В данном варианте реализации участок защитного слоя 116 на верхних поверхностях оставшихся участков вторых легированных областей III удаляют в последующем процессе. Еще в одних вариантах реализации участок защитного слоя на верхних поверхностях оставшихся участков вторых легированных областей может быть удален после термического окисления с сохранением только участка защитного слоя, покрывающий поверхности боковых стенок оставшихся участков канальных областей и оставшихся участков вторых легированных областей.

[00162] Со ссылкой на ФИГ. 34-35, формируют исходные линии слоев. Исходные линии слоев заполняют шестые интервалы k, при этом исходные линии слоев также расположены между участками защитного слоя 116 на участках боковых стенок полупроводниковых каналов 105 на смежных исходных линиях 124 битов. Исходную линию слоев частично удаляют, а оставшаяся часть исходной линии слоев используется в качестве линии 107 слоев. Линии 107 слоев окружают только боковую стенку участка изолирующего слоя 106, расположенного на боковых стенках канальных областей II. Исходные линии слоев могут быть сформированы посредством процесса осаждения, а материал исходной линии слоев включает в себя по меньшей мере одно из поликремния, нитрида титана, нитрида тантала, меди или вольфрама.

[00163] Исходные линии слоев заполняют шестые интервалы k с самовыравниванием, что способствует формированию линий 107 слоев с точным размером с самовыравниванием.

[00164] После завершения формирования линий 107 слоев формируют третий разделительный слой, формируют исходный переходный слой, металлизируют исходный переходный слой и исходные линии битов для формирования металлического контактного слоя и линий битов, и формируют третий диэлектрический слой, что являются такими же, как и упомянутые этапы в приведенных выше примерах, описания которых не будут повторяться в данном случае.

[00165] В некоторых вариантах реализации настоящего изобретения емкостные структуры (не показаны на чертежах) формируют на поверхности, сформированной контактным слоем 108 металла и третьим диэлектрическим слоем 133. Еще в одних вариантах реализации металлический контактный слой может быть не сформирован. После удаления участка изолирующего слоя, расположенного на верхних поверхностях вторых легированных областей, формируют емкостные структуры непосредственно на поверхности, сформированной вторыми легированными областями и третьим диэлектрическим слоем.

[00166] Таким образом, формируют первый диэлектрический слой 113 и второй диэлектрический слой 123, при этом первый диэлектрический слой 113 вытравливают с использованием второго диэлектрического слоя 123 в качестве маски для формирования полостных структур определенной формы. Линии 107 слоев формируют с точным размером в указанных полостных структурах с самовыравниванием посредством процесса осаждения. Отсутствует необходимость в задании размера линии 107 слоев посредством процесса травления, и таким образом упрощено формирование линий 107 слоев. Кроме того, обеспечена возможность получения малоразмерной линии 107 слоев путем регулирования размера полостной структуры. Кроме того, за счет металлизации исходных линий 124 битов и исходного переходного слоя 128 уменьшается сопротивление окончательно сформированных линий 104 битов и металлического контактного слоя 108. Таким образом, между металлическим контактным слоем 108 и емкостными структурами формируется омический контакт, позволяющий избежать прямого контакта между емкостными структурами и полупроводниковым материалом с формированием контакта с барьером Шоттки. Такая конструкция уменьшает контактное сопротивление между вторыми легированными областями III и емкостными структурами и уменьшает потребление энергии во время работы полупроводниковой структуры, тем самым улучшая электрические характеристики полупроводниковой структуры.

[00167] В описании данного изобретения ссылки на такие термины, как «вариант реализации», «приведенный для примера вариант реализации», «некоторые варианты реализации», «схематический вариант реализации» и «пример» означают, что конкретный признак, структура, материал или характеристика, описанные в сочетании с данным вариантом (вариантами) реализации или примером (примерами) включены по меньшей мере в один вариант реализации или пример настоящего изобретения.

[00168] В этом описании изобретения схематическое выражение вышеуказанных терминов не обязательно относится к одному и тому же варианту реализации или примеру. Кроме того, описанный конкретный признак, структура, материал или характеристика могут быть соответствующим образом объединены в любой один или более вариантов реализации или примеров.

[00169] Следует отметить, что в описании настоящего раскрытия такие термины, как «центр», «верхний», «нижний», «левый», «правый», «вертикальный», «горизонтальный», «внутренний» и «наружный», указывают отношения ориентации или положения, основанные на чертежах. Эти термины предназначены просто для удобства описания настоящего изобретения и упрощения описания, а не для указания или подразумевания того, что упомянутое устройство или элемент должны иметь конкретную ориентацию и должны быть сконструированы и эксплуатироваться в конкретной ориентации. Следовательно, эти термины не следует рассматривать как ограничение настоящего изобретения.

[00170] Такие термины, как «первый» и «второй», используемые в настоящем раскрытии, могут быть использованы для описания различных структур, но эти структуры не ограничены этими терминами. Напротив, эти термины предназначены только для отличения одного элемента от другого.

[00171] Одни и те же элементы на одном или более чертежах обозначены аналогичными ссылочными позициями. Для наглядности различные детали на чертежах выполнены не в масштабе. Кроме того, некоторые хорошо известные детали могут быть не показаны. Для краткости структура, полученная путем осуществления нескольких этапов, может быть показана на одном чертеже. Чтобы сделать более ясным понимание настоящего раскрытия, множество конкретных подробностей настоящего раскрытия, таких как структура, материал, размер, процесс обработки и технология устройства, описаны ниже. Однако, специалистам в данной области техники понятно, что настоящее раскрытие может быть реализовано не в соответствии с этими конкретными подробностями.

[00172] Наконец, следует отметить, что приведенные выше варианты реализации предназначены просто для объяснения технических решений настоящего изобретения, а не для ограничения настоящего изобретения. Хотя настоящее изобретение подробно описано со ссылкой на приведенные выше варианты реализации, специалистам в данной области техники должно быть понятно, что они, тем не менее, могут изменять технические решения, описанные в представленных выше вариантах реализации, или осуществлять эквивалентные замены некоторых или всех технических признаков, указанных в них, без отклонения сущности соответствующих технических решений от объема охраны технических решений в вариантах реализации настоящего изобретения.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[00173] В вариантах реализации настоящего раскрытия предложены полупроводниковая структура и способ ее изготовления. В полупроводниковой структуре предусмотрены расположенные на основе вертикальные транзисторы с круговым затвором (GAA), а линии битов расположены между основой и транзисторами с круговым затвором (GAA), тем самым образуя трехмерную (3D) сложенную послойно полупроводниковую структуру, что повышает степень интеграции полупроводниковой структуры. Кроме того, поскольку линия битов выполнена из химического соединения металла с полупроводником, сопротивление линии битов уменьшено для улучшения электрических характеристик полупроводниковой структуры.

В вариантах реализации настоящего раскрытия предложены полупроводниковая структура и способ ее изготовления. Полупроводниковая структура включает в себя: основу; линии битов, расположенные на основе, при этом материал линии битов включает в себя химическое соединение металла с полупроводником; полупроводниковые каналы, каждый из которых включает в себя первую легированную область, канальную область и вторую легированную область, расположенные последовательно, причем первая легированная область находится в контакте с линией битов; первый диэлектрический слой, покрывающий поверхности боковых стенок первых легированных областей, при этом между участками первого диэлектрического слоя, покрывающими боковые стенки смежных первых легированных областей на одной и той же линии битов, обеспечен первый интервал. Технический результат - создание полупроводниковой структуры с улучшенными электрическими характеристиками в структуре массива динамического запоминающего устройства. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 35 ил.

1. Полупроводниковая структура, содержащая: основу; линии битов, расположенные на основе, при этом материал линии битов содержит химическое соединение металла с полупроводником; полупроводниковые каналы, расположенные на поверхностях линий битов вдоль направления от основы к линии битов, причем полупроводниковый канал содержит первую легированную область, канальную область и вторую легированную область, расположенные последовательно, при этом первая легированная область находится в контакте с линией битов; первый диэлектрический слой, покрывающий поверхности боковых стенок первых легированных областей, при этом между участками первого диэлектрического слоя, покрывающими боковые стенки смежных первых легированных областей на одной и той же линии битов, обеспечен первый интервал; изолирующий слой, покрывающий поверхности боковых стенок канальных областей; линии слоев, покрывающие боковую поверхность изолирующего слоя на удалении от канальных областей, при этом между смежными линиями слоев обеспечен второй интервал; второй диэлектрический слой, покрывающий поверхности боковых стенок вторых легированных областей, при этом между участками второго диэлектрического слоя, расположенными на боковых стенках смежных вторых легированных областей, обеспечен третий интервал; и третий диэлектрический слой, расположенный в первых интервалах, вторых интервалах и третьих интервалах.

2. Полупроводниковая структура по п. 1, также содержащая: металлический контактный слой, расположенный на верхних поверхностях вторых легированных областей на удалении от основы, при этом химическое соединение металла с полупроводником и металлический контактный слой содержат один и тот же металлический элемент, причем ортогональная проекция участка металлического контактного слоя на основу покрывает ортогональную проекцию второй легированной области на основу, при этом полупроводниковая структура также содержит: переходный слой, расположенный между вторыми легированными областями и металлическим контактным слоем, причем металлический контактный слой охватывает переходный слой, переходный слой и вторая легированная область легированы легирующим ионом одного и того же типа, при этом концентрация легирования для легирующего иона в переходном слое больше, чем концентрация легирования для легирующего иона во второй легированной области, а легирующий ион представляет собой одно из иона N-типа или иона P-типа.

3. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой первая легированная область, канальная область и вторая легированная область легированы легирующими ионами одного и того же типа, при этом концентрация легирования для легирующего иона в первой легированной области является такой же, что и концентрация легирования для легирующего иона в канальной области и концентрация легирования для легирующего иона во второй легированной области, при этом легирующий ион представляет собой одно из иона N-типа или иона Р-типа.

4. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой ортогональная проекция канальной области на основу меньше, чем ортогональная проекция второй легированной области на основу, и меньше, чем ортогональная проекция первой легированной области на основу.

5. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой первый диэлектрический слой содержит четвертый диэлектрический слой и пятый диэлектрический слой; при этом четвертый диэлектрический слой расположен в интервалах между смежными линиями битов и в интервалах между смежными первыми легированными областями на смежных линиях битов; а пятый диэлектрический слой расположен на боковых стенках смежных первых легированных областей на одной и той же линии битов и боковой стенке четвертого диэлектрического слоя.

6. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой участок третьего диэлектрического слоя, расположенный во вторых интервалах, содержит полости.

7. Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий: обеспечение основы; формирование исходных линий битов на основе и формирование полупроводниковых каналов на поверхностях исходных линий битов, удаленных от основы, вдоль направления от основы к исходной линии битов, при этом полупроводниковый канал содержит первую легированную область, канальную область и вторую легированную область, расположенные последовательно; формирование первого диэлектрического слоя, покрывающего поверхности боковых стенок первых легированных областей, при этом между участками первого диэлектрического слоя, покрывающими боковые стенки смежных первых легированных областей на одной и той же исходной линии битов, обеспечивают первый интервал; формирование изолирующего слоя, покрывающего поверхности боковых стенок канальных областей; формирование линий слоев, покрывающих поверхность боковых стенок изолирующего слоя, на удалении от канальных областей, при этом между смежными линиями слоев обеспечивают второй интервал; формирование второго диэлектрического слоя, покрывающего поверхности боковых стенок вторых легированных областей, при этом между участками второго диэлектрического слоя, расположенными на боковых стенках смежных вторых легированных областей, обеспечивают третий интервал; при этом первый интервал, второй интервал и третий интервал соединены и открывают участок исходной линии битов; и металлизацию открытого участка исходной линии битов с формированием линии битов, при этом материал линии битов содержит химическое соединение металла с полупроводником.

8. Способ изготовления полупроводниковой структуры по п. 7, после формирования линий слоев и перед формированием второго диэлектрического слоя также включающий:

формирование исходного переходного слоя на верхних поверхностях вторых легированных областей на удалении от основы посредством процесса эпитаксиального выращивания, так что исходный переходный слой и вторая легированная область легированы легирующим ионом одного и того же типа, при этом концентрация легирования для легирующего иона в исходном переходном слое больше, чем концентрация легирования для легирующего иона во второй легированной области, причем легирующий ион представляет собой одно из иона N-типа или иона P-типа, а ортогональная проекция участка исходного переходного слоя на основу больше, чем ортогональная проекция второй легированной области на основу, причем при металлизации исходных линий битов способ изготовления дополнительно включает: металлизацию исходного переходного слоя.

9. Способ изготовления полупроводниковой структуры по п. 7, согласно которому формирование первого диэлектрического слоя включает: формирование исходного первого диэлектрического слоя таким образом, что исходный первый диэлектрический слой окружает боковые стенки полупроводниковых каналов, а между участками исходного первого диэлектрического слоя, расположенными на боковых стенках смежных полупроводниковых каналов на одной и той же исходной линии битов, обеспечен четвертый интервал; формирование первого разделительного слоя, при этом первый разделительный слой заполняет четвертые интервалы, причем материал первого разделительного слоя отличается от материала исходного первого диэлектрического слоя; травление участка исходного первого диэлектрического слоя до открытия боковых стенок вторых легированных областей; формирование второго разделительного слоя, при этом второй разделительный слой окружает боковые стенки вторых легированных областей и расположен на боковой стенке первого разделительного слоя, при этом участок второго разделительного слоя расположен на боковых стенках вторых легированных областей, и участок второго разделительного слоя расположен на боковой стенке первого разделительного слоя, совместно образуя сквозные отверстия, причем участок исходного первого диэлектрического слоя открыт в нижних частях сквозных отверстий; при этом материал второго разделительного слоя отличается от материала исходного первого диэлектрического слоя; и удаление участка исходного первого диэлектрического слоя, открытого сквозными отверстиями и расположенного на боковых стенках канальных областей, и использование оставшегося участка исходного первого диэлектрического слоя в качестве первого диэлектрического слоя, причем формирование изолирующего слоя включает: термическое оксидирование боковых стенок открытых канальных областей с формированием изолирующего слоя таким образом, что изолирующий слой покрывает поверхности боковых стенок остальных участков канальных областей, а между изолирующим слоем и первым разделительным слоем обеспечены пятые интервалы, при этом формирование линий слоев включает: формирование исходных линий слоев таким образом, что исходные линии слоев заполняют пятые интервалы и сквозные отверстия, и исходные линии слоев также расположены между участками изолирующего слоя, покрывающими боковые стенки канальных областей на смежных исходных линиях битов; и удаление участков исходных линий слоев, расположенных в сквозных отверстиях, при этом оставшиеся участки исходных линий слоев используют в качестве линий слоев.

10. Способ изготовления полупроводниковой структуры по п. 7, согласно которому формирование первого диэлектрического слоя включает: формирование исходного первого диэлектрического слоя таким образом, что исходный первый диэлектрический слой окружает боковые стенки полупроводниковых каналов, а между участками исходного первого диэлектрического слоя, расположенными на боковых стенках смежных полупроводниковых каналов на одной и той же исходной линии битов, обеспечен четвертый интервал; формирование первого разделительного слоя, при этом первый разделительный слой заполняет четвертые интервалы, а материал первого разделительного слоя отличается от материала исходного первого диэлектрического слоя; и травление участка исходного первого диэлектрического слоя до открытия боковых стенок вторых легированных областей и боковых стенок канальных областей, при этом оставшийся участок исходного первого диэлектрического слоя используют в качестве первого диэлектрического слоя, при этом формирование изолирующего слоя и формирование второго диэлектрического слоя включает: формирование защитного слоя, покрывающего боковые стенки вторых легированных областей и боковые стенки канальных областей, причем между защитным слоем и первым разделительным слоем обеспечивают шестой интервал, при этом участок защитного слоя на боковых стенках канальных областей является изолирующим слоем, а участок защитного слоя, покрывающий боковые стенки вторых легированных областей, является вторым диэлектрическим слоем, причем формирование линий слоев включает: формирование исходных линий слоев таким образом, что исходные линии слоев заполняют шестые интервалы, и исходные линии слоев также расположены между участками защитного слоя, покрывающими участки боковых стенок полупроводниковых каналов на смежных исходных линиях битов; и удаление частей исходных линий слоев, при этом оставшиеся части исходных линий слоев используют в качестве линий слоев, причем линии слоев окружают только боковую стенку изолирующего слоя, расположенного на боковых стенках канальных областей.