ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 2023 года по МПК H10B12/00 

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННУЮ ЗАЯВКУ

[0001] Данная заявка основана на и испрашивает приоритет по китайской патентной заявке № 202110807121.7, озаглавленной «ПОЛУПРОВОДНИКОВАЯ СТРУКТУРА И СПОСОБ ЕЕ ИЗГОТОВЛЕНИЯ», поданной 16 июля 2021 года, раскрытие которой полностью включено в настоящую заявку посредством ссылки.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0002] Варианты осуществления настоящего раскрытия относятся к полупроводниковой структуре и способу ее изготовления.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0003] По мере увеличения спроса на полупроводниковые устройства с высокой производительностью и низкими затратами увеличивается спрос на полупроводниковые устройства с высокой степенью интеграции и большой емкостью хранилища.

[0004] Однако по мере увеличения степени интеграции полупроводникового устройства, когда увеличивается емкость конденсатора в полупроводниковом устройстве, соотношение сторон конденсатора также становится все более высоким. Ограниченный технологическим оборудованием и размерами полупроводникового устройства, конденсатор, который изготовлен с высоким соотношением сторон, характеризуется недостаточной точностью размеров, что в результате влияет на электрические характеристики конденсатора.

[0005] Таким образом, в то время как повышается степень интеграции полупроводниковой структуры, необходимо разработать полупроводниковое устройство, в котором увеличена емкость и повышена точность размеров конденсатора.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] В вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура и способ ее изготовления.

[0007] В вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура, включающая в себя основу и блок хранения, расположенный на основе. Блок хранения включает в себя: первый диэлектрический слой и металлическую линию битов, или разрядную шину, (bit line), расположенную в первом диэлектрическом слое, причем первый диэлектрический слой открывает поверхность металлической линии битов; полупроводниковый канал, расположенный на частичной поверхности металлической линии битов, причем полупроводниковый канал обращен к нижней поверхности металлической линии битов и электрически соединен с металлической линией битов; линию слов, или числовую шину, (word line) , расположенную вокруг частичной области полупроводникового канала; второй диэлектрический слой, расположенный между металлической линией битов и линией слов, а также расположенный со стороны линии слов на удалении от основы; первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой, уложенные друг на друга на верхней поверхности полупроводникового канала на удалении от металлической линии битов, причем первый нижний электродный слой контактирует с верхней поверхностью полупроводникового канала; верхний электродный слой, расположенный на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя и окружающий первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой; и диэлектрический слой конденсатора, расположенный между верхним электродным слоем и первым нижним электродным слоем, а также расположенный между верхним электродным слоем и вторым нижним электродным слоем.

[0008] Соответственно, в вариантах осуществления настоящего раскрытия также предложен способ изготовления полупроводниковой структуры, который включает следующие операции. Обеспечивают основу. На основе формируют блок хранения, причем формирование блока хранения включает в себя следующие операции. Обеспечивают первый диэлектрический слой и металлическую линию битов, расположенную в первом диэлектрическом слое, причем первый диэлектрический слой открывает поверхность металлической линии битов. Формируют полупроводниковый канал, расположенный на частичной поверхности металлической линии битов, причем полупроводниковый канал открыт со стороны нижней поверхности металлической линии битов и электрически соединен с металлической линией битов. Формируют линию слов, которая расположена вокруг частичной области полупроводникового канала. Формируют второй диэлектрический слой, который расположен между металлической линией битов и линией слов, а также расположен со стороны линии слов на удалении от основы. Формируют первый нижний электродный слой, который находится в контакте с верхней поверхностью полупроводникового канала. Формируют второй нижний электродный слой, который расположен на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя. Формируют верхний электродный слой, который расположен на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя, причем верхний электродный слой сформирован вокруг первого нижнего электрода и второго нижнего электродного слоя. Формируют диэлектрический слой конденсатора, который расположен между верхним электродным слоем и первым нижним электродным слоем, а также расположен между верхним электродным слоем и вторым нижним электродным слоем.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0009] Один или более вариантов осуществления в качестве примера описаны с использованием схем на соответствующих сопроводительных чертежах. Если специально не указано иное, схемы на сопроводительных чертежах не устанавливают какие-либо ограничения по пропорциям.

[0010] На фиг. 1 представлен схематический структурный вид в разрезе, соответствующий полупроводниковой структуре согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия;

[0011] на фиг. 2-6 представлены схематические структурные виды в разрезе структур пяти типов, совместно сформированных первым нижним электродным слоем, вторым нижним электродным слоем и диэлектрическим слоем конденсатора в полупроводниковой структуре согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия; и

[0012] на фиг. 7-22 представлены схематичные структурные виды в разрезе, соответствующие операциям в способе изготовления полупроводниковой структуры согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0013] Как можно видеть из предшествующего уровня техники, при повышении степени интеграции полупроводникового устройства, необходимо улучшить как емкость, так и точность размеров конденсатора в полупроводниковой структуре.

[0014] Для решения вышеуказанной проблемы в вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура и способ ее изготовления. В полупроводниковой структуре канальная область полупроводникового канала расположена вертикально на поверхности металлической линии битов, благодаря чему полупроводниковая структура может включать в себя вертикальный транзистор с круговым затвором (Gate-All-Around, GAA). Это способствует экономии пространства для компоновки полупроводникового канала в направлении (обычно в горизонтальном направлении), параллельном поверхности металлической линии битов, и, таким образом, увеличению степени интеграции полупроводниковой структуры в горизонтальном направлении. Кроме того, изменяется структура нижнего электродного слоя в конденсаторе. В частности, первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой укладывают друг на друга с формированием нижнего электродного слоя. Это позволяет увеличить общую высоту нижнего электродного слоя конденсатора, чтобы увеличить соотношение сторон конденсатора, тем самым увеличив противоположную область между верхним электродным слоем и нижним электродным слоем в конденсаторе таким образом, что емкость конденсатора увеличивается. Кроме того, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя на основу расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя на основу, что позволяет обеспечить возможность выравнивания второго нижнего электродного слоя с первым нижним электродным слоем, т.е. обеспечить полный контакт между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя, и, таким образом, избежать неточного совмещения между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя, благодаря чему повышается как емкость, так и точность размеров конденсатора, и повышается качество изготовления конденсатора, в результате чего конденсатор гарантированно будет иметь приемлемые электрические характеристики. Кроме того, диэлектрический слой конденсатора также покрывает верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя, открытую вторым нижним электродным слоем для предотвращения контакта верхнего электродного слоя с первым нижним электродным слоем через верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя, открытую вторым нижним электродным слоем, благодаря чему дополнительно обеспечиваются приемлемые электрические характеристики конденсатора.

[0015] Для более точного описания задач, технических решений и преимуществ вариантов осуществления настоящего раскрытия ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи подробно описаны варианты осуществления настоящего раскрытия. Однако для специалиста в данной области техники очевидно, что множество технических деталей предоставляется читателю для лучшего понимания раскрытия в вариантах осуществления настоящего изобретения. Однако, даже при отсутствии этих технических деталей, а также различных изменений и модификаций на основе нижеследующих вариантов осуществления могут быть реализованы технические решения, заявленные в раскрытии.

[0016] В одном из вариантов осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура. Полупроводниковая структура, предложенная в варианте осуществления настоящего раскрытия, подробно описана ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи. На фиг. 1 представлен схематический структурный вид в разрезе, соответствующий полупроводниковой структуре согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия. На фиг. 2-6 представлены схематические структурные виды в разрезе структур пяти типов, совместно образованных первым нижним электродным слоем, вторым нижним электродным слоем и диэлектрическим слоем конденсатора в полупроводниковой структуре согласно одному варианту осуществления настоящего раскрытия.

[0017] Со ссылкой на фиг. 1-6 полупроводниковая структура включает в себя основу 110 и блок 100 хранения, расположенный на основе 110. Блок 100 хранения включает в себя: первый диэлектрический слой 103 и металлическую линию 101 битов, расположенную в первом диэлектрическом слое 103, причем первый диэлектрический слой 103 открывает поверхность металлической линии 101 битов; полупроводниковый канал 102, расположенный на частичной поверхности металлической линии 101 битов, причем полупроводниковый канал 102 обращен к нижней поверхности металлической линии 101 битов и электрически соединен с металлической линией 101 битов; линию 104 слов, расположенную вокруг частичной области полупроводникового канала 102; второй диэлектрический слой 105, расположенный между металлической линией 101 битов и линией 104 слов, а также расположенный со стороны линии 104 слов на удалении от основы 110; первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126, уложенные друг на друга на верхней поверхности полупроводникового канала 102 на удалении от металлической линии 101 битов, причем первый нижний электродный слой 116 контактирует с верхней поверхностью полупроводникового канала 102; верхний электродный слой 146, расположенный на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 и окружающий первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126; и диэлектрический слой 136 конденсатора, расположенный между верхним электродным слоем 146 и первым нижним электродным слоем 116, а также расположенный между верхним электродным слоем 146 и вторым нижним электродным слоем 126.

[0018] В частности, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110. Диэлектрический слой 136 конденсатора покрывает верхнюю поверхность и стороны второго нижнего электродного слоя 126, а также покрывает стороны первого нижнего электродного слоя 116 и верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126.

[0019] В направлении от основы 110 до металлической линии 101 битов полупроводниковый канал 102 включает в себя первую легированную область I, канальную область II и вторую легированную область III, которые расположены последовательно. Первая легированная область I электрически соединена с металлической линией 101 битов. Линия 104 слов расположена вокруг канальной области II. Первый нижний электродный слой 116 находится в контакте со стороной второй легированной области III, расположенной на удалении от канальной области II.

[0020] Поскольку полупроводниковая структура включает в себя вертикальный транзистор с круговым затвором, а металлическая линия 101 битов расположена между основой 110 и транзистором с круговым затвором, может быть сформировано трехмерное (3D) слоистое устройство хранения. Это позволяет повысить степень интеграции полупроводниковой структуры. Кроме того, конденсатор в полупроводниковой структуре совместно сформирован первым нижним электродным слоем 116, вторым нижним электродным слоем 126, диэлектрическим слоем 136 конденсатора и верхним электродным слоем 146. Другими словами, нижний электродный слой конденсатора сформирован путем послойной укладки первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126. С одной стороны, в направлении, перпендикулярном поверхности основы 110, для изготовления нижнего электродного слоя с относительно большой высотой путем выполнения отдельных операций могут быть сформированы первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 с относительно небольшой высотой. Поскольку первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 имеют относительно небольшую высоту, это обеспечивает возможность предотвращения наклона или сжатия первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126, благодаря чему повышается общая стабильность нижнего электродного слоя, и может быть сформирован конденсатор с большим соотношением сторон и большой емкостью. С другой стороны, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110 таким образом, чтобы обеспечить возможность выравнивания второго нижнего электродного слоя 126 с первым нижним электродным слоем 116, т.е. избежать неточного совмещения между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, благодаря чему повышается как емкость, так и точность размеров конденсатора, так что повышается качество изготовления конденсатора, в результате чего конденсатор гарантированно будет иметь приемлемые электрические характеристики.

[0021] Полупроводниковая структура описана ниже более подробно со ссылкой на фиг. 1.

[0022] В этом варианте осуществления основа 110 может представлять собой слой структуры логической схемы и на нем размещают множество логических схем.

[0023] Первый диэлектрический слой 103 может включать в себя: промежуточный диэлектрический слой 120, который расположен на поверхности основы 110, а металлическая линия 101 битов расположена на частичной поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120 на удалении от основы 110; и изолирующий слой 130, который расположен на поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120, открытой металлической линией 101 битов, и покрывает боковые стенки металлической линии 101 битов.

[0024] В частности, слой структуры логической схемы может представлять собой многоуровневую структуру. На частичной поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120, расположенной на удалении от слоя структуры логической схемы, может быть обеспечено множество металлических линий 101 битов, расположенных на расстоянии друг от друга. Каждая металлическая линия 101 битов может находиться в контакте и может быть электрически соединена по меньшей мере с одной первой легированной областью I. Как показано в качестве примера на фиг. 1, каждая металлическая линия 101 битов находится в контакте с двумя первыми легированными областями I. Количество первых легированных областей I, контактирующих и электрически соединенных с каждой металлической линией 101 битов, может быть соответствующим образом установлено в соответствии с фактическим электрическим требованием. Верхние поверхности металлических линий 101 битов могут быть расположены на одном уровне с верхней поверхностью изолирующего слоя 130. Это позволяет обеспечить достаточную поддержку для других структур, расположенных на верхних поверхностях металлических линий 101 битов и верхней поверхности изолирующего слоя 130.

[0025] Промежуточный диэлектрический слой 120 используют для обеспечения изоляции между слоем структуры логической схемы и металлическими линиями 101 битов. Промежуточный диэлектрический слой 120 позволяет предотвратить электрическую утечку между любыми двумя смежными металлическими линиями 101 битов. Материал промежуточного диэлектрического слоя 120 включает в себя по меньшей мере одно из оксида кремния, нитрида кремния, нитрида углерода кремния или оксинитрида углерода кремния.

[0026] Изолирующий слой 130 расположен между двумя смежными металлическими линиями 101 битов и используется для обеспечения изоляции между смежными металлическими линиями 101 битов. Материал изолирующего слоя 130 включает в себя по меньшей мере одно из оксида кремния, нитрида кремния, нитрида углерода кремния или оксинитрида углерода кремния.

[0027] В этом варианте осуществления промежуточный диэлектрический слой 120 и изолирующий слой 130 представляют собой цельную структуру, благодаря чему уменьшаются дефекты состояния поверхности раздела между промежуточным диэлектрическим слоем 120 и изолирующим слоем 130, и улучшаются характеристики полупроводниковой структуры. Кроме того, материал промежуточного диэлектрического слоя 120 является таким же, как материал изолирующего слоя 130, что позволяет сократить процессы изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления промежуточный диэлектрический слой и изолирующий слой могут представлять собой слоистые структуры. Материал промежуточного диэлектрического слоя может отличаться от материала изолирующего слоя.

[0028] Материал металлических линий 101 битов представляет собой металл. Преимущества такого расположения заключаются в следующем. С одной стороны, металлическая линия 101 битов из металлического материала, как правило, имеет относительно небольшое удельное сопротивление, в результате чего уменьшается сопротивление металлической линии 101 битов и, таким образом, увеличивается скорость передачи электрических сигналов в металлической линии 101 битов, уменьшается паразитная емкость металлической линии 101 битов, а также уменьшаются тепловые потери и снижается энергопотребление. С другой стороны, полупроводниковая структура также может включать в себя структуру схемы, которая снабжена металлическим проводящим слоем, используемым для электрических соединений, например, так называемым слоем M0, слоем M1, слоем M2 или т.п., известным специалистам в данной области техники. Процессы для металлического проводящего слоя могут быть использованы для изготовления металлических линий 101 битов одновременно с формированием металлического проводящего слоя. Таким образом, можно сократить этапы изготовления полупроводниковой структуры и уменьшить затраты на полупроводниковую структуру.

[0029] Материал металлических линий 101 битов может представлять собой металл, металлосодержащее соединение или сплав. Металл может представлять собой медь, алюминий, вольфрам, золото, серебро или т.п. Металлосодержащее соединение может представлять собой нитрид тантала или нитрид титана. Сплав может представлять собой материал сплава, сформированный по меньшей мере двумя металлами из меди, алюминия, вольфрама, золота или серебра. Кроме того, материал металлических линий 101 битов также может представлять собой по меньшей мере одно из никеля, кобальта или платины.

[0030] В некоторых вариантах осуществления материал металлических линий 101 битов представляет собой медь.

[0031] Полупроводниковая структура может включать в себя множество металлических линий 101 битов, расположенных на расстоянии друг от друга. Каждая металлическая линия 101 битов проходит в первом направлении. Каждая металлическая линия 101 битов может быть электрически соединена по меньшей мере с двумя полупроводниковыми каналами 102.

[0032] Материал полупроводниковых каналов 102 включает по меньшей мере одно из оксида индия-галлия-цинка (Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO), оксида индия-вольфрама (Indium Tungsten Oxide, IWO) или оксида индия-олова (Indium Tin Oxide, ITO). Когда полупроводниковые каналы 102 сформированы вышеуказанными материалами, это обеспечивает возможность увеличения подвижности носителей в полупроводниковых каналах 102 и, таким образом, обеспечить более эффективную передачу электрического сигнала в полупроводниковых каналах 102.

[0033] В одном примере материал полупроводниковых каналов 102 представляет собой оксид индия-галлия-цинка. Подвижность носителей из оксида индия-галлия-цинка в 20-50 раз больше, чем у поликристаллического кремния, что позволяет увеличить подвижность носителей в канальных областях II в полупроводниковых каналах 102 и, таким образом, обеспечить уменьшение тока утечки во время работы полупроводниковой структуры таким образом, чтобы снизить энергопотребление полупроводниковой структуры и повысить эффективность работы полупроводниковой структуры. Кроме того, время хранения в блоке запоминающего устройства, выполненном на транзисторе с круговым затвором, сформированном полупроводниковыми каналами 102 из оксида индия-галлия-цинка, может превышать 400 с. Это позволяет снизить частоту обновления и энергопотребление запоминающего устройства.

[0034] В этом варианте осуществления каждый из полупроводниковых каналов 102 имеет цилиндрическую структуру, в которой сторона полупроводникового канала 102 представляет собой гладкую переходную поверхность, которая позволяет предотвратить явление точечного разряда или электрической утечки в полупроводниковом канале 102 и, таким образом, дополнительно улучшить электрические характеристики полупроводниковой структуры. Следует отметить, что в других вариантах осуществления полупроводниковый канал может иметь эллиптическую столбчатую структуру, параллелепипедную столбчатую структуру или другие нерегулярные структуры. Следует понимать, что, когда структура полупроводникового канала представляет собой параллелепипедную столбчатую структуру, углы, сформированные смежными поверхностями боковых стенок параллелепипедной столбчатой структуры, могут быть скругленными углами, что позволяет избежать проблемы точечного разряда. Параллелепипедная столбчатая структура может представлять собой кубическую столбчатую структуру или прямоугольную параллелепипедную столбчатую структуру.

[0035] Первая легированная область I образует один из истока или стока транзисторного устройства, а вторая легированная область III образует другой из истока или стока транзисторного устройства. Первая легированная область I, канальная область II и вторая легированная область III имеют один и тот же полупроводниковый элемент. Другими словами, первая легированная область I, канальная область II и вторая легированная область III представляют собой цельную структуру. Это позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между первой легированной областью I и канальной областью II и уменьшить дефект состояния поверхности раздела между канальной областью II и второй легированной областью III, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры. Следует понимать, что в других вариантах осуществления полупроводниковый канал может представлять собой трехслойную структуру, и три слоя соответственно используют в качестве первой легированной области, канальной области и третьей легированной области.

[0036] Первая легированная область I может включать в себя первый металлический полупроводниковый слой 112. Первый металлический полупроводниковый слой 112 находится в контакте с металлической линией 101 битов, и удельное сопротивление первого металлического полупроводникового слоя 112 меньше удельного сопротивления первой легированной области I, отличной от первого металлического полупроводникового слоя 112. Таким образом, может быть уменьшено удельное сопротивление первой легированной области I, а первый металлический полупроводниковый слой 112 и первая легированная область I, отличная от первого металлического полупроводникового слоя 112, формируют омический контакт, что позволяет предотвратить непосредственный контакт металлических линий 101 битов с полупроводниковым материалом и, таким образом, избежать формирования контакта с барьером Шоттки. Омический контакт позволяет уменьшить сопротивление в контакте между первой легированной областью I и металлической линией 101 битов таким образом, что потребление энергии полупроводниковой структурой во время работы снижается и уменьшается эффект RC-задержки, и, таким образом, улучшаются электрические характеристики полупроводниковой структуры. Следует понимать, что в других вариантах осуществления полупроводниковый материал первой легированной области может находиться в прямом контакте с металлической линией битов. Другими словами, первая легированная область не включает в себя первый металлический полупроводниковый слой.

[0037] В частности, металлический элемент в первом металлическом полупроводниковом слое 112 включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины. Например, материал полупроводникового канала 102 представляет собой оксид индия-галлия-цинка. Соответственно, материал первого металлического полупроводникового слоя 112 может представлять собой никельсодержащий оксид индия-галлия-цинка, кобальтсодержащий оксид индия-галлия-цинка, кобальт- и никельсодержащий оксид индия-галлия-цинка, платиносодержащий оксид индия-галлия-цинка или т.п. Кроме того, первый металлический полупроводниковый слой 112 может быть дополнительно легирован азотом.

[0038] Полупроводниковый элемент в первом металлическом полупроводниковом слое 112 является таким же, как полупроводниковый элемент в первой легированной области I, отличный от первого металлического полупроводникового слоя 112. Другими словами, первая легированная область I в целом представляет собой цельную структуру. Таким образом, первый металлический полупроводниковый слой 112 является частью первой легированной области I, что позволяет уменьшить дефект состояния поверхности раздела между первым металлическим полупроводниковым слоем 112 и первой легированной областью I, отличной от первого металлического полупроводникового слоя 112, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры. Следует отметить, что в других вариантах осуществления полупроводниковый элемент в первом металлическом полупроводниковом слое может отличаться от полупроводникового элемента в первой легированной области, отличной от первого металлического полупроводникового слоя. Например, полупроводниковый элемент в первом металлическом полупроводниковом слое может представлять собой кремний или германий. Соответственно, первая легированная область I представляет собой двухслойную структуру, включающую в себя первый металлический полупроводниковый слой.

[0039] В некоторых вариантах осуществления полупроводниковый канал 102 находится в контакте с металлической линией 101 битов. Другими словами, первая легированная область I расположена на поверхности металлической линии 101 битов. Кроме того, полупроводниковая структура может дополнительно включать в себя металлический слой 108, который расположен на поверхности металлической линии 101 битов, не покрытой полупроводниковым каналом 102. Металлический слой 108 сформирован металлическим элементом в первом металлическом полупроводниковом слое 112. Следует понимать, что металлический слой 108 формируют одновременно на этапе формирования первого металлического полупроводникового слоя 112, и материал металлического слоя 108 может представлять собой по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины.

[0040] Кроме того, в некоторых других вариантах осуществления материал металлической линии 101 битов представляет собой по меньшей мере одно из никеля, кобальта или платины. Соответственно, в процессах изготовления полупроводниковой структуры частичная область металлической линии 101 битов, находящаяся в контакте с первой легированной областью I, реагирует с первой легированной областью I с формированием первого металлического полупроводникового слоя 112. Таким образом, металлическая линия 101 битов и первый металлический полупроводниковый слой 112 являются цельной структурой, которая позволяет дополнительно уменьшить сопротивление в контакте между металлической линией 101 битов и первым металлическим полупроводниковым слоем 112. Другими словами, металлическая линия 101 битов может обеспечивать металлический элемент для формирования первого металлического полупроводникового слоя 112.

[0041] Вторая легированная область III может включать в себя второй металлический полупроводниковый слой 122, который находится в контакте с первым нижним электродным слоем 116, а удельное сопротивление материала второго металлического полупроводникового слоя 122 меньше, чем удельное сопротивление второй легированной области III, отличной от второго металлического полупроводникового слоя 122. Таким образом, это позволяет уменьшить удельное сопротивление второй легированной области III. Между вторым металлическим полупроводниковым слоем 122 и структурой конденсатора сформирован омический контакт, который позволяет уменьшить сопротивление в контакте между второй легированной областью III и структурой конденсатора таким образом, чтобы снизить потребление энергии полупроводниковой структурой во время работы, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры.

[0042] Металлический элемент во втором металлическом полупроводниковом слое 122 включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины. В этом варианте осуществления металлический элемент в первом металлическом полупроводниковом слое 112 может быть таким же, как металлический элемент во втором металлическом полупроводниковом слое 122. В других вариантах осуществления металлический элемент в первом металлическом полупроводниковом слое может отличаться от металлического элемента во втором металлическом полупроводниковом слое.

[0043] Кроме того, полупроводниковый элемент во втором металлическом полупроводниковом слое 122 является таким же, что и полупроводниковый элемент во второй легированной области III, отличной от второго металлического полупроводникового слоя 122. Другими словами, вторая легированная область III в целом представляет собой цельную структуру. Второй металлический полупроводниковый слой 122 является частью второй легированной области III. Это позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между вторым металлическим полупроводниковым слоем 122 и второй легированной областью III, отличной от второго металлического полупроводникового слоя 122, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры. Следует отметить, что в других вариантах осуществления полупроводниковый элемент во втором металлическом полупроводниковом слое может отличаться от полупроводникового элемента во второй легированной области, отличной от второго металлического полупроводникового слоя. Например, полупроводниковый элемент во втором металлическом полупроводниковом слое может представлять собой кремний или германий. Соответственно, вторая легированная область I представляет собой двухслойную структуру, включающую в себя второй металлический полупроводниковый слой.

[0044] В случае, когда полупроводниковый элемент в качестве примера представляет собой кремний, второй металлический полупроводниковый слой 122 включает в себя по меньшей мере одно из силицида кобальта, силицида никеля или силицида платины. Кроме того, второй металлический полупроводниковый слой 122 может быть дополнительно легирован азотом.

[0045] В направлении, в котором проходят металлические линии 101 битов, когда полупроводниковый канал 102 используют для формирования канала беспереходного транзистора, ширина полупроводникового канала 102 находится в пределах наноразмерного диапазона, что способствует формированию наноразмерного беспереходного транзисторного канала. Другими словами, первая легированная область I, канальная область II и вторая легированная область III имеют легированные ионы одного и того же типа. Например, все легированные ионы представляют собой ионы N-типа или ионы P-типа. Кроме того, первая легированная область I, канальная область II и вторая легированная область III могут иметь одинаковые легированные ионы. Термин «беспереходный» в настоящем документе относится к отсутствию PN-перехода. Другими словами, в транзисторе, сформированном полупроводниковым каналом 102, нет PN-перехода. Преимущества этого заключаются в следующем. В одном аспекте первую легированную область I и вторую легированную область III не нужно дополнительно легировать, что позволяет избежать проблемы, заключающейся в сложности управления процессом легирования первой легированной области I и второй легированной области III. В частности, по мере дальнейшего уменьшения размера транзистора при дополнительном легировании первой легированной области I и второй легированной области III сложнее управлять концентрацией легирования. Еще в одном аспекте, поскольку устройство представляет собой беспереходный транзистор, нет необходимости в изготовлении гиперрезкого PN-перехода в наноразмерном диапазоне, что позволяет избежать использования процесса легирования градиента концентрации гиперрезкого перехода сток-исток. Таким образом, можно избежать таких проблем, как дрейф порогового напряжения, увеличение тока утечки и т.п., вызванных резким изменением легирования. Это также позволяет ингибировать эффект короткого канала, и устройство все же сможет работать в масштабе нескольких нанометров. Это является предпочтительным для повышения степени интеграции и улучшения электрических характеристик полупроводниковой структуры. Следует понимать, что указанное дополнительное легирование в настоящем документе относится к выполнению легирования таким образом, чтобы можно было легировать легированные ионы в первой легированной области I и второй легированной области III, относящиеся к типу, отличающемуся от типа легированных ионов в канальной области.

[0046] Кроме того, концентрация легированных ионов в первой легированной области I и концентрация легированных ионов во второй легированной области III могут быть большими, чем концентрация легирования легированных ионов в канальной области II. Легированные ионы представляют собой ионы N-типа или ионы P-типа. В частности, ионы N-типа представляют собой ионы мышьяка, ионы фосфора или ионы сурьмы по меньшей мере одного типа. Ионы P-типа представляют собой ионы бора, ионы индия или ионы галлия по меньшей мере одного типа.

[0047] Линия 104 слов включает в себя диэлектрический слой 114 затвора, который может окружать всю поверхность боковой стенки полупроводникового канала 102. Таким образом, это позволяет предотвратить электрическую утечку в полупроводниковом канале 102, и, таким образом, улучшить электрические характеристики транзистора с круговым затвором.

[0048] В других вариантах осуществления диэлектрический слой затвора может покрывать только часть поверхности боковой стенки полупроводникового канала канальной области, или диэлектрический слой затвора покрывает часть поверхности боковой стенки полупроводниковых каналов канальной области и первой легированной области или диэлектрический слой затвора покрывает часть поверхности боковой стенки полупроводникового канала канальной области и второй легированной области, в которой диэлектрический слой затвора расположен вокруг вторых легированных областей. Другими словами, при расположении на части поверхности боковой стенки полупроводникового канала второй легированной области диэлектрический слой затвора может защищать поверхность второй легированной области, что позволяет избежать технологического повреждения поверхности второй легированной области в процессе изготовления. Это позволяет дополнительно улучшить электрические характеристики полупроводниковой структуры.

[0049] Кроме того, линия 104 слов включает в себя проводящий слой 124 затвора. Проводящий слой 124 затвора расположен вокруг частичной области полупроводникового канала 102. Диэлектрический слой 114 затвора расположен между полупроводниковым каналом 102 и проводящим слоем 124 затвора.

[0050] В частности, проводящий слой 124 затвора расположен вокруг канальной области II и расположен на поверхности боковой стенки диэлектрического слоя 114 затвора, соответствующего канальной области II.

[0051] Материал диэлектрического слоя 114 затвора включает в себя по меньшей мере одно из оксида кремния, нитрида кремния или оксинитрида кремния. Материал проводящего слоя 124 затвора включает в себя по меньшей мере одно из поликристаллического кремния, нитрида титана, нитрида тантала, меди, вольфрама или алюминия.

[0052] В этом варианте осуществления полупроводниковая структура может включать в себя множество линий 104 слов, расположенных с интервалами. Каждая линия 104 слов проходит во втором направлении. Второе направление отличается от первого направления. Например, первое направление может быть перпендикулярным второму направлению. Кроме того каждая из линий 104 слов может быть расположена вокруг канальной области II по меньшей мере одного полупроводникового канала 102. Как показано в качестве примера на фиг. 1, каждая линия 104 слов окружает два полупроводниковых канала 102. Количество полупроводниковых каналов 102, окруженных каждой линией 104 слов, может быть соответствующим образом установлено согласно фактическому электрическому требованию.

[0053] Второй диэлектрический слой 105 используют для изолирования металлических слоев 108 из линий 104 слов, для изолирования металлических линий 101 битов от линий 104 слов, а также для изолирования смежных линий 104 слов и смежных металлических слоев 108. Другими словами, второй диэлектрический слой 105 расположен между металлическими слоями 108 и линиями 104 слов, а также расположен в интервалах между смежными линиями 104 слов и в интервалах между смежными металлическими слоями 108.

[0054] Второй диэлектрический слой 105 может включать в себя третий диэлектрический слой 115 и четвертый диэлектрический слой 125.Третий диэлектрический слой 115 расположен между металлическими слоями 108 и линиями 104 слов, и в интервалах между смежными металлическими слоями 108 для обеспечения изоляции между металлическими слоями 108 и линиями 104 слов, и, таким образом, предотвращения возникновения электрических помех между металлическими слоями 108 и линиями 104 слов, а также для предотвращения возникновения электрических помех между металлическими линиями 101 битов и линиями 104 слов. Четвертый диэлектрический слой 125 расположен между смежными линиями 104 слов и находится в контакте с третьим диэлектрическим слоем 115, который используют для обеспечения изоляции между смежными линиями 104 слов, тем самым предотвращая возникновение электрических помех между смежными линиями 104 слов. Четвертый диэлектрический слой 125 также расположен на поверхностях линий 104 слов на удалении от основы 110 и используется для поддержки других проводящих структур, расположенных на поверхности четвертого диэлектрического слоя 125 на удалении от основы 110, для обеспечения изоляции между линиями 104 слов и другими проводящими структурами.

[0055] Верхняя поверхность четвертого диэлектрического слоя 125 может быть расположена на одном уровне с верхними поверхностями вторых легированных областей III. Это позволяет обеспечить достаточную поддержку для других структур, расположенных на верхней поверхности четвертого диэлектрического слоя 125 и на верхних поверхностях вторых легированных областей III.

[0056] В этом варианте осуществления материал третьего диэлектрического слоя 115 и материал четвертого диэлектрического слоя 125 являются одинаковыми, и могут представлять собой по меньшей мере одно из оксида кремния, нитрида кремния, оксинитрида углерода кремния или оксинитрида кремния. В других вариантах осуществления материал третьего диэлектрического слоя и материал четвертого диэлектрического слоя могут быть разными.

[0057] Следует понимать, что в других вариантах осуществления второй диэлектрический слой может представлять собой другие многоуровневые структуры пленочного слоя. Конкретное строение многоуровневой структуры пленочного слоя связано с аспектами процесса изготовления, при условии, что второй диэлектрический слой может обеспечивать изоляцию.

[0058] Конденсатор включает в себя первый нижний электродный слой 116, второй нижний электродный слой 126, диэлектрический слой 136 конденсатора и верхний электродный слой 146. Конденсатор подробно описан ниже со ссылкой на фиг. 1-6.

[0059] В этом варианте осуществления первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 формируют нижний электродный слой конденсатора. Каждая линия 104 слов проходит во втором направлении. Как показано в качестве примера на фиг. 1, каждая линия 104 слов окружает два полупроводниковых канала 102, а первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 также проходят во втором направлении. В частности, каждый нижний электродный слой соответствует одной линии 104 слов. Другими словами, каждый нижний электродный слой находится в контакте со стороной, расположенной на удалении от канальной области II второй легированной области III, окруженной линией 104 слов, соответствующей нижнему электродному слою. Как показано в качестве примера на фиг. 1, нижние электродные слои, соответственно, находятся в контакте с верхними поверхностями вторых легированных областей III двух полупроводниковых каналов 102.

[0060] В некоторых примерах в направлении, перпендикулярном поверхности основы 110, толщина первых нижних электродных слоев 116 может превышать толщину вторых нижних электродных слоев 126. В некоторых других примерах в направлении, перпендикулярном поверхности основы 110, толщина первых нижних электродных слоев 116 может быть меньше или равна толщине вторых нижних электродных слоев 126. Кроме того, материал первых нижних электродных слоев 116 может быть таким же, как и материал вторых нижних электродных слоев 126. Кроме того, поскольку первые нижние электродные слои 116 и вторые нижние электродные слои 126 изготавливают в ходе отдельных этапов, материал первых нижних электродных слоев 116 может отличаться от материала вторых нижних электродных слоев 126.

[0061] Кроме того, верхние электродные слои 146 также проходят во втором направлении. Верхние электродные слои 146 взаимно однозначно соответствуют нижним электродным слоям. Ортогональная проекция каждого верхнего электродного слоя 146 на основу 110 покрывает ортогональную проекцию каждого нижнего электродного слоя на основу 110. Ортогональная проекция каждого нижнего электродного слоя на основу 110 расположена на ортогональной проекции каждой линии 104 слов на основу 110.

[0062] В других вариантах осуществления каждый нижний электродный слой может находиться в контакте со стороной, расположенной на удалении от канальных областей только одной второй легированной области, и каждый верхний электродный слой может взаимно однозначно соответствовать каждому нижнему электродному слою или один верхний электродный слой соответствует множеству нижних электродных слоев. Или один нижний электродный слой может находиться в контакте со сторонами, расположенными на удалении от канальных областей множества вторых легированных областей, и каждый верхний электродный слой может соответствовать только одному полупроводниковому каналу. Другими словами, один нижний электродный слой соответствует множеству верхних электродных слоев. Таким образом, в смежных конденсаторах верхние электродные слои могут быть соединены с различными электрическими потенциалами или нижние электродные слои могут быть соединены с различными электрическими потенциалами. Это позволяет реализовать диверсифицированное управление смежными конденсаторами.

[0063] Нижний электродный слой сформирован путем послойной укладки первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126, что позволяет увеличить общую высоту нижнего электродного слоя. Таким образом, при увеличении емкости конденсатора первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 с относительно небольшой высотой могут быть сформированы в ходе отдельных этапов, чтобы предотвратить наклон или сжатие первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126, благодаря чему повышается общая стабильность нижнего электродного слоя. Ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110 таким образом, чтобы обеспечить полный контакт между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, и, таким образом, избежать неточного совмещения между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, чтобы повысить точность размеров конденсатора.

[0064] В некоторых примерах в направлении, в котором проходит металлическая линия 101 битов, ширина нижней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 меньше максимальной ширины полупроводникового канала 102. В других вариантах осуществления ширина нижней поверхности первого нижнего электродного слоя может превышать максимальную ширину полупроводникового канала или может быть равна ей.

[0065] Со ссылкой на фиг. 1-4 первый нижний электродный слой 116 включает в себя первый нижний проводящий столбик 113 и первый нижний проводящий блок 123. Первый нижний проводящий столбик 113 находится в контакте со второй легированной областью III. Один конец первого нижнего проводящего блока 123 находится в контакте с первым нижним проводящим столбиком 113, а другой конец находится в контакте со вторым нижним электродным слоем 126. Второй нижний электродный слой 126 включает в себя второй нижний проводящий столбик 133 и второй нижний проводящий блок 143. Второй нижний проводящий столбик 133 находится в контакте с первым нижним проводящим блоком 123. Один конец второго нижнего проводящего блока 143 находится в контакте со вторым нижним проводящим столбиком 133, а другой конец находится в контакте с диэлектрическим слоем 136 конденсатора. В некоторых примерах первый нижний проводящий столбик 113 покрывает всю верхнюю поверхность второй легированной области III. Кроме того, в направлении от основы 110 площадь поперечного сечения первого нижнего проводящего столбика 113 в направлении, параллельном поверхности основы 110, постепенно увеличивается, а ортогональная проекция верхней поверхности первого нижнего проводящего столбика 113 на основу 110 совпадает с ортогональной проекцией нижней поверхности первого нижнего проводящего блока 123 на основу 110 таким образом, что обеспечивается наибольшая площадь контакта между второй легированной областью III и первым нижним электродным слоем 116, и объем первого нижнего электродного слоя 116 увеличивается таким образом, что уменьшается сопротивление первого нижнего электродного слоя 116, что, таким образом, способствует уменьшению сопротивления в контакте между второй легированной областью III и первым нижним электродным слоем 116.

[0066] В направлении от основы 110 площадь поперечного сечения второго нижнего проводящего столбика 133 в направлении, параллельном поверхности основы 110, постепенно увеличивается, и ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего проводящего столбика 133 на основу 110 расположена в ортогональной проекции нижней поверхности первого нижнего проводящего блока 123 на основу 110 таким образом, что предотвращается неточное совмещение между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, а объем второго нижнего электродного слоя 126 увеличивается таким образом, что уменьшается сопротивление второго нижнего электродного слоя 126, что, таким образом, способствует уменьшению сопротивления в контакте между вторым нижним электродным слоем 126 и первым нижним электродным слоем 116. Кроме того, ортогональная проекция верхней поверхности второго нижнего проводящего столбика 133 на основу 110 совпадает с ортогональной проекцией нижней поверхности второго нижнего проводящего блока 143 на основу 110.

[0067] В других вариантах осуществления ортогональная проекция верхней поверхности первого нижнего проводящего столбика на основу может покрывать ортогональную проекцию нижней поверхности первого нижнего проводящего блока на основу, а ортогональная проекция верхней поверхности второго нижнего проводящего столбика на основу может покрывать ортогональную проекцию нижней поверхности второго нижнего проводящего блока на основу.

[0068] В этом варианте осуществления первый нижний проводящий столбик 113 и первый нижний проводящий блок 123 представляют собой цельную структуру, и второй нижний проводящий столбик 133 и второй нижний проводящий блок 143 представляют собой цельную структуру, что позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между первым нижним проводящим столбиком 113 и первым нижним проводящим блоком 123, а также дефекты состояния поверхности раздела второго нижнего проводящего столбика 133 и второго нижнего проводящего блока 143, и, таким образом, улучшить характеристики полупроводниковой структуры. Первый нижний проводящий столбик 113, первый нижний проводящий блок 123, второй нижний проводящий столбик 133 и второй нижний проводящий блок 143 могут содержать один и тот же материал. Таким образом, это позволяет сократить этапы процесса изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. Материалы первого нижнего проводящего столбика 113, первого нижнего проводящего блока 123, второго нижнего проводящего столбика 133 и второго нижнего проводящего блока 143 могут, соответственно, представлять собой по меньшей мере одно из никель-платины, титана, тантала, кобальта, поликристаллического кремния, меди, вольфрама, нитрида тантала, нитрида титана или рутения.

[0069] В других вариантах осуществления первый нижний проводящий столбик и первый нижний проводящий блок могут не представлять собой цельную структуру, и второй нижний проводящий столбик и второй нижний проводящий блок могут не представлять собой цельную структуру. Другими словами, материалы первого нижнего проводящего столбика, первого нижнего проводящего блока, второго нижнего проводящего столбика и второго нижнего проводящего блока могут быть разными.

[0070] В других вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 5, форма поперечного сечения первого нижнего электродного слоя 116 и форма поперечного сечения второго нижнего электродного слоя 126 могут быть прямоугольными. Со ссылкой на фиг. 6 поперечное сечение первого нижнего электродного слоя 116 и поперечное сечение второго нижнего электродного слоя 126 могут иметь форму перевернутой трапеции.

[0071] Со ссылкой на фиг. 2-6 диэлектрический слой 136 конденсатора включает в себя первый диэлектрический слой 156 конденсатора, второй диэлектрический слой 166 конденсатора и третий диэлектрический слой 176 конденсатора. Первый диэлектрический слой 156 конденсатора покрывает стороны первого нижнего электродного слоя 116. Второй диэлектрический слой 166 конденсатора покрывает верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126. Третий диэлектрический слой 176 конденсатора покрывает верхнюю поверхность и стороны второго нижнего электродного слоя 126.

[0072] Первый диэлектрический слой 156 конденсатора, второй диэлектрический слой 166 конденсатора и третий диэлектрический слой 176 конденсатора совместно покрывают поверхности первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126 таким образом, чтобы изолировать верхний электродный слой 146 от первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126. Кроме того, второй диэлектрический слой 166 конденсатора покрывает верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126, для предотвращения контакта верхнего электродного слоя 146 с первым нижним электродным слоем 116 через верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126, таким образом, дополнительно обеспечивая приемлемые электрические характеристики конденсатора.

[0073] Кроме того, диэлектрический слой 136 конденсатора также может включать в себя четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора. Четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора соединен с нижней поверхностью первого диэлектрического слоя 156 конденсатора и проходит в направлении от оси первого нижнего электродного слоя 116 перпендикулярно поверхности основы 110. Верхний электродный слой 146 (со ссылкой на фиг. 1) также расположен на поверхности четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора. В некоторых примерах, в направлении, в котором проходит металлическая линия 101 битов, когда ширина нижней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 меньше максимальной ширины полупроводникового канала 102, первый нижний электродный слой 116 открывает часть верхней поверхности второй легированной области III. Четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора соединен с нижней поверхностью первого диэлектрического слоя 156 конденсатора и проходит в направлении от оси первого нижнего электродного слоя 116 перпендикулярно поверхности основы 110. Таким образом, предпочтительно обеспечить изоляцию между верхним электродным слоем 146 и второй легированной областью III посредством четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора, тем самым обеспечив приемлемую электрическую производительность полупроводниковой структуры.

[0074] В этом варианте осуществления четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора и первый диэлектрический слой 156 конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое, которая позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между четвертым диэлектрическим слоем 186 конденсатора и первым диэлектрическим слоем 156 конденсатора, и, таким образом, улучшить общий эффект изоляции четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора и первого диэлектрического слоя 156 конденсатора. Материал четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора является таким же, как и материал первого диэлектрического слоя 156 конденсатора. Таким образом, предпочтительно сократить процесс изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления четвертый диэлектрический слой конденсатора и первый диэлектрический слой конденсатора могут представлять собой слоистые структуры. Материал четвертого диэлектрического слоя конденсатора может отличаться от материала первого диэлектрического слоя конденсатора.

[0075] В некоторых вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 2, верхняя поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытая вторым нижним электродным слоем 126, снабжена первым диэлектрическим слоем 156 конденсатора. Второй диэлектрический слой 166 конденсатора расположен на верхней поверхности первого диэлектрического слоя 156 конденсатора таким образом, чтобы покрывать верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126. Кроме того, второй диэлектрический слой 166 конденсатора также проходит в направлении, удаленном от оси второго нижнего электродного слоя 126, перпендикулярной поверхности основы 110, благодаря чему дополнительно усиливается эффект изоляции между верхним электродным слоем 146 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116.

[0076] В некоторых других вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 3, второй диэлектрический слой 166 конденсатора находится в контакте с верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, открытой вторым нижним электродным слоем 126, и проходит в направлении от оси второго нижнего электродного слоя 126 перпендикулярно поверхности основы 110, таким образом обеспечивая изоляцию между верхним электродным слоем 146 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116.

[0077] Второй диэлектрический слой 166 конденсатора и третий диэлектрический слой 176 конденсатора могут представлять собой структуру, сформированную за одно целое, которая позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между вторым диэлектрическим слоем 166 конденсатора и третьим диэлектрическим слоем 176 конденсатора, таким образом усиливая общий эффект изоляции второго диэлектрического слоя 166 конденсатора и третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора. Материал второго диэлектрического слоя 166 конденсатора является таким же, как и материал третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора. Таким образом, предпочтительно сократить этапы процесса изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления второй диэлектрический слой конденсатора и третий диэлектрический слой конденсатора могут представлять собой слоистую структуру. Материал второго диэлектрического слоя конденсатора может отличаться от материала третьего диэлектрического слоя конденсатора.

[0078] В некоторых других примерах, со ссылкой на фиг. 4-6, верхняя поверхность первого нижнего электродного слоя 116, открытая вторым нижним электродным слоем 126, снабжена первым диэлектрическим слоем 156 конденсатора. Первый диэлектрический слой 156 конденсатора и второй диэлектрический слой 166 конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое, которая позволяет уменьшить дефекты состояния поверхности раздела между первым диэлектрическим слоем 156 конденсатора и вторым диэлектрическим слоем 166 конденсатора, и, таким образом, усилить общий эффект изоляции первого диэлектрического слоя 156 конденсатора и второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Материал первого диэлектрического слоя 156 конденсатора является таким же, как и материал второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Таким образом, предпочтительно сократить этапы процесса изготовления полупроводниковой структуры, а также снизить затраты и сложность изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления изобретения первый диэлектрический слой конденсатора и второй диэлектрический слой конденсатора могут представлять собой слоистую структуру, материал первого диэлектрического слоя конденсатора может отличаться от материала второго диэлектрического слоя конденсатора.

[0079] Следует отметить, что на фиг. 2-6 структура, отличная от первого нижнего электродного слоя 116 в пунктирной рамке a, представляет собой четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора, а структура, отличная от второго нижнего электродного слоя 126 в пунктирной рамке b, представляет собой второй диэлектрический слой 166 конденсатора.

[0080] В этом варианте осуществления относительная диэлектрическая постоянная материала диэлектрического слоя 136 конденсатора превышает относительную диэлектрическую постоянную материала второго диэлектрического слоя 105, что позволяет дополнительно улучшить эффект изоляции между первым нижним электродным слоем 116 и вторым нижним электродным слоем 126, и верхним электродным слоем 146, и, таким образом, улучшить электрические характеристики конденсатора в полупроводниковой структуре.

[0081] Материалы первого диэлектрического слоя 156 конденсатора, второго диэлектрического слоя 166 конденсатора, третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора и четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора, соответственно, включают в себя материал с высокой диэлектрической постоянной, такой как оксид кремния, оксид тантала, оксид гафния, оксид циркония, оксид ниобия, оксид титана, оксид бария, оксид стронция, оксид иттрия, оксид лантана, оксид празеодима или титанат бария.

[0082] Следует отметить, что, на фиг. 2-6, в качестве примеров, вторые диэлектрические слои 166 смежных конденсаторов отделены друг от друга. По существу, вторые диэлектрические слои 166 смежных конденсаторов могут находиться в контакте друг с другом и могут быть соединены друг с другом. В качестве примеров, четвертые диэлектрические слои 186 смежных конденсаторов отделены друг от друга. По существу, четвертые диэлектрические слои 186 смежных конденсаторов могут находиться в контакте друг с другом и могут быть соединены друг с другом.

[0083] Также со ссылкой на фиг. 1, каждый верхний электродный слой 146 включает в себя первый верхний электродный слой 196 и второй верхний электродный слой 106. Первый верхний электродный слой 196, окружающий первый нижний электродный слой 116, расположен на стороне первого диэлектрического слоя 156 конденсатора. Второй верхний электродный слой 106, окружающий второй нижний электродный слой 126, расположен на поверхности третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора, а нижняя поверхность второго верхнего электродного слоя 106 находится в контакте с верхней поверхностью первого верхнего электродного слоя 196.

[0084] Материалы первого верхнего электродного слоя 196 и второго верхнего электродного слоя 106 могут, соответственно, представлять собой по меньшей мере одно из никель-платины, титана, тантала, кобальта, поликристаллического кремния, меди, вольфрама, нитрида тантала, нитрида титана или рутения. В других вариантах осуществления материал первого верхнего электродного слоя может отличаться от материала второго верхнего электродного слоя.

[0085] В этом варианте осуществления материал всего нижнего электродного слоя может быть таким же, как и материал всего верхнего электродного слоя 146. В других вариантах осуществления материал нижнего электродного слоя может отличаться от материала верхнего электродного слоя.

[0086] В некоторых вариантах осуществления полупроводниковая структура может включать в себя два блока 100 хранения, уложенных друг на друга на основе 110. Как показано в качестве примера на фиг. 1, два блока 100 хранения уложены друг на друга на основе 110. Количество блоков 100 хранения, уложенных друг на друга на основе 110, может быть соответствующим образом установлено в соответствии с фактическим электрическим требованием. Поскольку множество блоков 100 хранения может быть уложено друг на друга на одной и той же основе 110, путем увеличения размера полупроводниковой структуры в направлении толщины может быть повышена плотность массива полупроводниковой структуры, и, таким образом, улучшены характеристики хранения полупроводниковой структуры и уменьшен двухмерный размер полупроводниковой структуры, для реализации трехмерного (3D) стека. Следует понимать, что термин «степень массива» относится к степени блоков 100 хранения, расположенных в полупроводниковой структуре.

[0087] Кроме того, полупроводниковая структура также содержит изолирующий слой 107. Изолирующий слой 107 расположен на поверхности второго диэлектрического слоя 105. Конденсатор, сформированный первым нижним электродным слоем 116, вторым нижним электродным слоем 126, диэлектрическим слоем 136 конденсатора и верхним электродным слоем 146, расположен в изолирующем слое 107. Изолирующий слой 107 используют для поддержки конденсатора, для предотвращения сжатия конденсатора, а также используют для изоляции верхних электродных слоев 146 смежных конденсаторов.

[0088] В этом варианте осуществления изолирующий слой 107 представляет собой многоуровневую структуру пленочного слоя и включает в себя первый изолирующий слой 117 и второй изолирующий слой 127. Первый изолирующий слой 117 расположен между смежными первыми верхними электродными слоями 196 и используется для обеспечения электрической изоляции между смежными первыми верхними электродными слоями 196. Второй изолирующий слой 127 расположен между смежными вторыми верхними электродными слоями 106 и покрывает верхнюю поверхность первого изолирующего слоя 117, который используют для обеспечения электрической изоляции между смежными вторыми верхними электродными слоями 106.

[0089] Материал первого изолирующего слоя 117 и материал второго изолирующего слоя 127 являются одинаковыми и могут представлять собой по меньшей мере одно из нитрида кремния, оксинитрида кремния, оксинитрида углерода кремния или оксида кремния. В других вариантах осуществления материал первого изолирующего слоя может отличаться от материала второго изолирующего слоя.

[0090] Таким образом, канальная область II полупроводникового канала 102 расположена вертикально на металлической линии 101 битов таким образом, чтобы обеспечить полупроводниковую структуру с транзистором с круговым затвором, таким образом, может быть сформировано запоминающее устройство с 3D-стеком. Это позволяет повысить плотность интеграции в полупроводниковой структуре. При этом, нижний электродный слой конденсатора в полупроводниковой структуре сформирован путем послойной укладки первого нижнего электродного слоя 116 и второго нижнего электродного слоя 126. Это позволяет увеличить общую высоту нижнего электродного слоя конденсатора таким образом, чтобы увеличить емкость конденсатора. Кроме того, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110 таким образом, чтобы обеспечить возможность выравнивания второго нижнего электродного слоя 126 с первым нижним электродным слоем 116, чтобы избежать неточного совмещения между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, благодаря чему повышается как емкость, так и точность размеров конденсатора, таким образом, повышается качество изготовления конденсатора, в результате чего конденсатор гарантированно будет иметь приемлемые электрические характеристики.

[0091] Кроме того, полупроводниковая структура, предложенная в этом варианте осуществления, может быть применена в запоминающем устройстве 4F², в котором F представляет собой размер элемента. Это запоминающее устройство может представлять собой статическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (Static Random Access Memory, RRAM), магниторезистивное запоминающее устройство с произвольной выборкой (Magnetoresistive Random Access Memory, MRAM) или запоминающее устройство с произвольной выборкой и с изменением фазы (Phase Change Random Access Memory, PCRAM), динамическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (Dynamic Random Access Memory, DRAM) или статическое запоминающее устройство с произвольной выборкой (Static Random Access Memory, SRAM) и это запоминающее устройство также может быть применено для выполнения вычислений в запоминающем устройстве (In Memory Computing, IMC), при которых пользователю разрешено хранить данные в запоминающем устройстве и обрабатывать информацию с более высокой скоростью. В конкретном варианте осуществления запоминающее устройство может представлять собой DRAM, при этом металлические линии 101 битов, упомянутые в предыдущих вариантах осуществления, являются линиями битов DRAM, линии 104 слов являются линиями слов DRAM, а структуры конденсатора являются конденсаторами хранения DRAM.

[0092] Соответственно, еще в одном варианте осуществления настоящего изобретения предложен способ изготовления полупроводниковой структуры, который может быть использован для формирования вышеупомянутой полупроводниковой структуры.

[0093] На фиг. 7-22 представлены схематические структурные изображения, соответствующие операциям в способе изготовления полупроводниковой структуры согласно еще одному варианту осуществления настоящего изобретения. Способ изготовления полупроводниковой конструкции, предложенный в этом варианте осуществления, подробно описан ниже со ссылкой на сопроводительные чертежи. Части, которые являются такими же, как в предыдущих вариантах осуществления, или соответствуют им, не описаны подробно повторно ниже.

[0094] Со ссылкой на фиг. 7-22, обеспечивают основу 110, и на ней формируют блок 100 хранения. В частности, формирование блока 100 хранения включает в себя следующие операции.

[0095] Со ссылкой на фиг. 7, основа 110 может представлять собой слой структуры логической схемы. Обеспечивают первый диэлектрический слой 103 и расположенные на нем металлические линии 101 битов, причем первый диэлектрический слой 103 открывает поверхности металлических линий 101 битов.

[0096] В частности, формируют промежуточный диэлектрический слой 120, который полностью покрывает поверхность слоя структуры логической схемы, который используют для защиты слоя структуры логической схемы с целью предотвращения электрических помех между слоем структуры логической схемы и металлическими линиями 101 битов, которые впоследствии формируют на промежуточном диэлектрическом слое 120.

[0097] На поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120 формируют множество отделенных друг от друга металлических линий 101 битов. Металлические линии 101 битов открывают частичную поверхность промежуточного диэлектрического слоя 120. Формируют изолирующий слой 130. Изолирующий слой 130 расположен на поверхности промежуточного диэлектрического слоя 120, открытого со стороны металлической линии 101 битов, и покрывает боковые стенки металлических линий 101 битов.

[0098] Для материала металлических линий 101 битов может быть сделана ссылка на соответствующее описание в вышеприведенных вариантах осуществления. Подробное описание не приводится повторно в этом месте настоящего документа.

[0099] Следует понимать, что в других вариантах осуществления на поверхности слоя структуры логической схемы также может быть обеспечен исходный диэлектрический слой. Исходный диэлектрический слой структурируют для формирования множества канавок, которые отделены друг от друга в исходном диэлектрическом слое. В качестве промежуточного диэлектрического слоя используют исходный диэлектрический слой, расположенный ниже канавок. В качестве изолирующего слоя используют исходный диэлектрический слой, расположенный между смежными канавками. Таким образом, изолирующий слой и исходный диэлектрический слой представляют собой цельную структуру. Затем формируют металлические линии битов, заполняющие канавки.

[00100] Со ссылкой на фиг. 8, первый металлический слой 118 формируют на поверхности каждой металлической линии 101 битов.

[00101] Первый металлический слой 118 используют для реагирования с областью впоследствии сформированного полупроводникового канала вблизи металлической линии 101 битов, чтобы обеспечить металлический элемент для последующего формирования первого металлического полупроводникового слоя, таким образом, снижая удельное сопротивление полупроводникового канала. Материал первого металлического слоя 118 включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины.

[00102] В этом варианте осуществления первый металлический слой 118 покрывает всю поверхность металлической линии 101 битов, что может позволить предотвратить процесс корродирования первого металлического слоя 118, вызывающий повреждение коррозией металлической линии 101 битов. В других вариантах осуществления первый металлический слой может быть расположен только на частичной поверхности каждой металлической линии битов, и положение первого металлического слоя соответствует положению, в котором впоследствии будет сформирован полупроводниковый канал.

[00103] В других вариантах осуществления первый металлический слой не может быть сформирован на поверхности каждой металлической линии битов, и впоследствии полупроводниковый канал непосредственно формируют на частичной поверхности металлической линии битов. Кроме того, в некоторых вариантах осуществления материал металлической линии битов представляет собой по меньшей мере одно из никеля, кобальта или платины. Другими словами, металлическая линия битов может обеспечить металлический элемент для последующего формирования первого металлического полупроводникового слоя, и, таким образом, нет необходимости в формировании первого металлического слоя на поверхности металлической линии битов.

[00104] Со ссылкой на фиг. 9 и фиг. 10, формируют полупроводниковый канал 102, который расположен на частичной поверхности металлической линии 101 битов. Этот полупроводниковый канал 102 обращен к нижней поверхности металлической линии 101 битов и электрически соединен с металлической линией 101 битов. В этом варианте осуществления полупроводниковый канал 102 находится в контакте с первым металлическим слоем 118. В других вариантах осуществления полупроводниковый канал может находиться в непосредственном контакте с металлической линией битов.

[00105] В частности, процессы формирования полупроводниковых каналов 102 включают в себя следующие операции.

[00106] Со ссылкой на фиг. 9, формируют исходный канальный слой 132, который расположен на металлической линии 101 битов и основе 110.

[00107] В некоторых вариантах осуществления изолирующий слой 130 обеспечивают между смежными металлическими линиями 101 битов таким образом, чтобы исходный канальный слой 132 покрывал поверхность изолирующего слоя 130.

[00108] В этом варианте осуществления первый металлический слой 118 формируют на поверхности металлической линии 101 битов таким образом, чтобы исходный канальный слой 132 покрывал поверхность первого металлического слоя 118. В других вариантах осуществления исходный канальный слой может непосредственно покрывать поверхность металлических линий битов.

[00109] В частности, способ формирования исходного канального слоя 132 включает в себя химическое осаждение из паровой фазы, физическое осаждение паровой фазы, осаждение атомного слоя или химическое осаждение металлоорганического соединения из паровой фазы. Материал исходного канального слоя 132 представляет собой оксид индия-галлия-цинка, оксид индия-вольфрама или оксид индия-олова.

[00110] Также со ссылкой на фиг. 9, структурированный маскирующий слой 109 формируют на поверхности исходного канального слоя 132.

[00111] Маскирующий слой 109 используют для определения положений и размеров сформированных впоследствии полупроводниковых каналов 102. Материал маскирующего слоя 109 может представлять собой нитрид кремния, нитрид углерода кремния или оксинитрид углерода кремния. В других вариантах осуществления материал маскирующего слоя может представлять собой фоторезист.

[00112] Со ссылкой на фиг. 10, исходный канальный слой 132 (со ссылкой на фиг. 8) структурируют с использованием маскирующего слоя 109 в качестве маски для формирования полупроводниковых каналов 102.

[00113] В направлении от основы 110 к металлическим линиям 101 битов каждый полупроводниковый канал 102 включает в себя первую легированную область I, канальную область II и вторую легированную область III, которые расположены последовательно.

[00114] Все из первой легированной области I, канальной области II и второй легированной области III в полупроводниковом канале 102 легируют с применением легированных ионов одного и того же типа. Такой полупроводниковый канал 102 может быть использован для формирования каналов беспереходного транзистора. Это позволяет избежать таких проблем, как дрейф порогового напряжения и увеличение тока утечки, вызванных резким изменением легирования. Это также позволяет ингибировать эффект короткого канала.

[00115] Следует понимать, что исходный канальный слой 132 может быть легирован заранее, перед структурированием. Легирование может представлять собой легирование ионами N-типа или ионами P-типа. Исходный канальный слой 132 может быть легирован после структурирования таким образом, чтобы сформировать полупроводниковые каналы 102 с соответствующим распределением ионов.

[00116] В этом варианте осуществления для формирования полупроводниковых каналов 102 с цилиндрической структурой может быть выполнена радиусная обработка углов на полупроводниковых каналах 102 с использованием термического окисления, травления и/или отжига в атмосфере водорода. Это позволяет предотвратить явление точечного разряда или электрической утечки в полупроводниковых каналах 102 во время работы полупроводниковой структуры.

[00117] Со ссылкой на фиг. 11, диэлектрический слой 114 затвора сформирован на всей боковой стенке каждого полупроводникового канала 102. Диэлектрический слой 114 затвора открывает поверхность первого металлического слоя 118, отличную от положения непосредственно ниже полупроводниковых каналов 102. Диэлектрические слои 114 затвора используют для защиты полупроводниковых каналов 102 в последующем процессе отжига, чтобы предотвратить последующее реагирование материала полупроводниковых каналов 102 с металлическим материалом.

[00118] В этом варианте осуществления диэлектрический слой 114 затвора также расположен на концевой поверхности второй легированной области III на удалении от основы 110. При осуществлении операции последующего формирования четвертого диэлектрического слоя одновременно удаляют диэлектрический слой 114 затвора, расположенный на концевой поверхности второй легированной области III на удалении от основы 110, для облегчения последующего формирования металлического слоя на концевой поверхности второй легированной области III, расположенной на удалении от основы 110. В других вариантах осуществления диэлектрический слой затвора, покрывающий концевую поверхность второй легированной области, может быть удален путем травления.

[00119] В других вариантах осуществления диэлектрический слой затвора может быть сформирован только на части поверхности боковой стенки, соответствующей канальной области полупроводникового канала. Или диэлектрический слой затвора может быть сформирован на части поверхности боковой стенки, соответствующей канальной области и первой легированной области полупроводникового канала. Или диэлектрический слой затвора может быть сформирован на части поверхности боковой стенки, соответствующей канальной области и второй легированной области полупроводникового канала.

[00120] Также со ссылкой на фиг. 11, формируют третий диэлектрический слой 115. Третий диэлектрический слой 115 расположен на поверхности первого металлического слоя 118 на удалении от основы 110 и расположен в интервалах между смежными первыми металлическими слоями 118.

[00121] В частности, третий диэлектрический слой 115 расположен на поверхности изолирующего слоя 130 и части поверхности боковой стенки диэлектрического слоя 114 затвора, соответствующей каждой первой легированной области I (со ссылкой на фиг. 9), для изолирования первых металлических слоев 118 от сформированных впоследствии линий слов. Третий диэлектрический слой 115 представляет собой цельную структуру пленочного слоя и используется для предотвращения электрических помех между первыми металлическими слоями 118 и металлическими линиями 101 битов, и впоследствии сформированными линиями слов.

[00122] Формирование третьего диэлектрического слоя 115 включает в себя формирование исходного первого диэлектрического слоя на поверхности металлической линии 101 битов на удалении от основы 110; а также планаризацию и обратное травление исходного первого диэлектрического слоя до заданной толщины с формированием третьего диэлектрического слоя 115.

[00123] Со ссылкой на фиг. 12, исходный проводящий слой 134 затвора, окружающий канальные области II, формируют на поверхностях боковых стенок диэлектрических слоев 114 затвора, соответствующих канальным областям II (со ссылкой на фиг. 10). Исходный проводящий слой 134 затвора представляет собой полную структуру пленочного слоя.

[00124] В частности, способ формирования исходного проводящего слоя 134 затвора включает в себя химическое осаждение из паровой фазы, физическое осаждение паровой фазы, осаждение атомного слоя или химическое осаждение металлоорганического соединения из паровой фазы. Кроме того, исходный проводящий слой 134 затвора подвергают планаризации и травлению, чтобы обеспечить возможность расположения исходного проводящего слоя 134 затвора на части поверхности боковой стенки каждого диэлектрического слоя 114 затвора, соответствующего канальной области II.

[00125] Со ссылкой на фиг. 13, исходный проводящий слой 134 затвора (со ссылкой на фиг. 12) структурируют для формирования проводящих слоев 124 затвора, которые расположены на расстоянии друг от друга, чтобы обеспечить возможность соединения проводящих слоев 124 затвора разных полупроводниковых каналов 102, расположенных на одной и той же металлической линии 101 битов, с различными электрическими потенциалами, таким образом, реализуя диверсифицированное управление полупроводниковыми каналами. Способ структурирования включает в себя фотолитографию.

[00126] Каждый диэлектрический слой 114 затвора может быть расположен вокруг по меньшей мере одной канальной области II полупроводникового канала 102. На фиг. 13, в качестве примера, каждый диэлектрический слой 114 затвора окружает два полупроводниковых канала 102. Количество полупроводниковых каналов 102, окруженных каждым диэлектрическим слоем 114 затвора, может быть соответствующим образом установлено согласно фактическому электрическому требованию.

[00127] Диэлектрический слой 114 затвора и проводящий слой 124 затвора совместно формируют линию 104 слов. Таким образом, линия 104 слов также расположена вокруг двух полупроводниковых каналов 102.

[00128] Со ссылкой на фиг. 14, формируют четвертый диэлектрический слой 125. Четвертый диэлектрический слой 125 расположен в интервалах между смежными проводящими слоями 124 затвора и используется для предотвращения возникновения электрических помех между смежными проводящими слоями 124 затвора. Четвертый диэлектрический слой 125 также расположен на поверхностях проводящих слоев 124 затвора на удалении от основы 110, которые используют для поддержки других проводящих структур, впоследствии сформированных на поверхности четвертого диэлектрического слоя 125 на удалении от основы 110, и обеспечивает изоляцию между проводящими слоями 124 затвора и другими проводящими структурами.

[00129] Кроме того, после формирования четвертого диэлектрического слоя 125 четвертый диэлектрический слой 125 подвергают планаризации. Диэлектрический слой 114 затвора, расположенный на концевых поверхностях маскирующих слоев 109 на удалении от основы 110, удаляют, чтобы четвертый диэлектрический слой 125 открывал маскирующий слой 109, расположенный на концевых поверхностях вторых легированных областей III на удалении от основы 110.

[00130] В этом варианте осуществления третий диэлектрический слой 115 и четвертый диэлектрический слой 125 совместно формируют второй диэлектрический слой 105. Второй диэлектрический слой 105 расположен между металлическими линиями 101 битов и линиями 104 слов, а также расположен на сторонах линий 104 слов на удалении от основы 110. Материал третьего диэлектрического слоя 115 является таким же, как и материал четвертого диэлектрического слоя 125. Таким образом, это является предпочтительным для уменьшения количества типов материалов, необходимых в процессе производства полупроводниковой структуры, а также для снижения затрат и сложности производства полупроводниковой структуры. Кроме того, второй диэлектрический слой 105 также открывает верхнюю поверхность маскирующего слоя 109.

[00131] Со ссылкой на фиг. 14-15, маскирующий слой 109 удаляют, чтобы открыть верхние поверхности вторых легированных областей III (со ссылкой на фиг. 10). На открытой верхней поверхности каждой второй легированной области III формируют второй металлический слой.

[00132] Второй металлический слой используют для реагирования со второй легированной областью III, чтобы обеспечить металлический элемент для последующего формирования вторых металлических полупроводниковых слоев 122, таким образом, снижая удельное сопротивление полупроводникового канала 102. При этом материал второго металлического слоя включает в себя по меньшей мере одно из кобальта, никеля или платины.

[00133] Способ изготовления также может включать в себя следующие операции. Осуществляют первый отжиг. Первые металлические слои 118 реагируют с первыми легированными областями I для преобразования частичной толщины каждой первой легированной области I, обращенной к металлическим линиям 101 битов, в первый металлический полупроводниковый слой 112. Удельное сопротивление материала каждого первого металлического полупроводникового слоя 112 меньше, чем удельное сопротивление материала первой легированной области I, отличной от первого металлического полупроводникового слоя 112.

[00134] Части каждого первого металлического слоя 118, которые реагируют с первыми легированными областями I, становятся частями каждой первой легированной области I, а часть каждого первого металлического слоя 118, которая не реагирует с первыми легированными областями I, используют в качестве металлического слоя 108. Следует понимать, что частичная толщина каждого первого металлического слоя 118 также может оставаться между металлической линией 101 битов и первыми металлическими полупроводниковыми слоями 112. Оставшийся первый металлический слой 118 используют в качестве металлического слоя 108. Другими словами, каждый металлический слой 108 может быть расположен на частичной поверхности каждой из металлических линий 101 битов, отличной от первых металлических полупроводниковых слоев 112, а также может быть расположен между первыми металлическими полупроводниковыми слоями 112 и металлической линией 101 битов.

[00135] В этом варианте осуществления при выполнении первого отжига выполняют второй отжиг, и каждый второй металлический слой реагирует с каждой второй легированной областью III с преобразованием частичной толщины каждой открытой второй легированной области III во второй металлический полупроводниковый слой 122, и удельное сопротивление материала второго металлического полупроводникового слоя 122 меньше удельного сопротивления части каждой второй легированной области III, отличной от второго металлического полупроводникового слоя 122.

[00136] В частности, выполняют быстрый термический отжиг. Применяют следующие параметры процесса быстрого термического отжига: полупроводниковую структуру отжигают в атмосфере N₂, температура отжига составляет от 600°C до 850°C, а продолжительность отжига составляет от 10 секунд до 60 секунд. Поскольку температура отжига является умеренной, первые металлические слои 118 могут легче полностью прореагировать с первыми легированными областями I, а вторые металлические слои могут полностью прореагировать со вторыми легированными областями III, таким образом, формируются первые металлические полупроводниковые слои 112 и вторые металлические полупроводниковые слои 122 с относительно небольшим удельным сопротивлением. Кроме того, поскольку температура отжига является умеренной, может быть предотвращена диффузия металлических элементов в первом металлическом слое 118 и втором металлическом слое в канальные области II. Кроме того, отжиг осуществляют в атмосфере N₂, что позволяет предотвратить окисление первых металлических слоев 118, вторых металлических слоев и полупроводниковых каналов 102.

[00137] В этом варианте осуществления первый отжиг и второй отжиг выполняют одновременно, что позволяет упростить процессы изготовления полупроводниковой структуры. В других вариантах осуществления после формирования полупроводниковых каналов на первом металлическом слое может быть выполнен первый отжиг. После формирования вторых металлических слоев на вторых легированных областях выполняют второй отжиг.

[00138] Кроме того, в других вариантах осуществления перед формированием полупроводниковых каналов на поверхности каждого первого металлического слоя может быть сформирован первый полупроводниковый слой. Материал первого полупроводникового слоя представляет собой кремний или германий. Первый полупроводниковый слой реагирует с первым металлическим слоем во время первого отжига с формированием первого металлического полупроводникового слоя. Перед формированием второго металлического слоя на верхней поверхности каждой второй легированной области формируют второй полупроводниковый слой. Материал второго полупроводникового слоя представляет собой кремний или германий. Второй полупроводниковый слой реагирует со вторыми металлическими слоями во время второго отжига с формированием вторых металлических полупроводниковых слоев.

[00139] Со ссылкой на фиг. 16-22, формируют первый нижний электродный слой 116, который контактирует с верхней поверхностью полупроводникового канала 102. Формируют второй нижний электродный слой 126, который расположен на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116. Формируют верхний электродный слой 146, который расположен на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 и окружает первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126. Формируют диэлектрический слой 136 конденсатора, который расположен между верхним электродным слоем 146 и первым нижним электродным слоем 116, а также расположен между верхним электродным слоем 146 и вторым нижним электродным слоем 126.

[00140] В частности, ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110. Диэлектрический слой 136 конденсатора покрывает верхнюю поверхность и стороны второго нижнего электродного слоя 126, а также покрывает стороны первого нижнего электродного слоя 116 и часть верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116, открытую вторым нижним электродным слоем 126.

[00141] В частности, формирование первого нижнего электродного слоя 116, второго нижнего электродного слоя 126, диэлектрического слоя 136 конденсатора и верхнего электродного слоя 146 включает следующие операции.

[00142] Со ссылкой на фиг. 16, формируют первый нижний электродный слой 116. Верхняя поверхность первого нижнего электродного слоя 116 содержит центральную область c и периферийную область d, окружающую центральную область c.

[00143] В частности, на стороне второй легированной области III, расположенной на удалении от канальной области II, формируют жертвенный слой 137. В жертвенном слое 137 обеспечивают первое сквозное отверстие e, проникающее в жертвенный слой 137 и открывающее вторую легированную область III. Формируют первый нижний электродный слой 116, заполняющий первые сквозные отверстия.

[00144] Первое сквозное отверстие e включает в себя первую канавку и вторую канавку, которые сообщаются друг с другом. Первая канавка открывает поверхность второй легированной области III.

[00145] В частности, формирование первой канавки и второй канавки может включать следующие операции. На поверхности второго диэлектрического слоя 105 формируют исходный жертвенный слой. На поверхности исходного жертвенного слоя формируют структурированный маскирующий слой. Частичную толщину исходного жертвенного слоя вытравливают с использованием структурированного маскирующего слоя в качестве маски для формирования второй канавки. В области, соответствующей второй канавке, часть исходного жертвенного слоя, открытую из второй канавки, вытравливают до тех пор, пока не будет открыта поверхность второй легированной области III, чтобы сформировать первую канавку с площадью поперечного сечения, постепенно увеличивающейся в направлении, параллельном поверхности основы 110.

[00146] В других вариантах осуществления поперечное сечение в первом сквозном отверстии e может иметь прямоугольную форму или форму перевернутой трапеции.

[00147] В этом варианте осуществления каждая линия 104 слов проходит во втором направлении. Каждая линия 104 слов окружает два полупроводниковых канала 102. Первая канавка и вторая канавка также проходят во втором направлении. В частности, первое сквозное отверстие e, сформированное первой канавкой и второй канавкой, соответствует одной линии 104 слов. Другими словами, каждое первое сквозное отверстие e открывает сторону, расположенную на удалении от канальной области II каждой второй легированной области III, окруженной линией 104 слов, соответствующей первому сквозному отверстию e. На фиг. 16, например, каждое первое сквозное отверстие e открывает верхние поверхности вторых легированных областей III двух полупроводниковых каналов 102.

[00148] В других вариантах осуществления каждое первое сквозное отверстие может открывать сторону только одной второй легированной области, расположенной на удалении от канальной области.

[00149] Со ссылкой фиг. 17, формируют первую диэлектрическую пленку 119 конденсатора, которая покрывает верхнюю поверхность и стороны первого нижнего электродного слоя 116.

[00150] В некоторых вариантах осуществления формирование первой диэлектрической пленки 119 конденсатора включает следующие операции. Удаляют жертвенный слой 137, а затем формируют первую исходную диэлектрическую пленку конденсатора с полностью непрерывной поверхностью. Первая исходная диэлектрическая пленка конденсатора также покрывает верхнюю поверхность и стороны первого нижнего электродного слоя 116. Другими словами, первая исходная диэлектрическая пленка конденсатора также покрывает четвертый диэлектрический слой 125, открытый со стороны первого нижнего электродного слоя 116, верхние поверхности диэлектрического слоя 114 затвора и вторую легированную область III (со ссылкой на фиг. 10).

[00151] Первую исходную диэлектрическую пленку конденсатора структурируют для формирования первой диэлектрической пленки 119 конденсатора и четвертого диэлектрического слоя 186 конденсатора. Четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора соединен с нижней поверхностью первой диэлектрической пленки 119 конденсатора и проходит в направлении от оси первого нижнего электродного слоя 116 перпендикулярно поверхности основы 110.

[00152] Затем формируют второй нижний электродный слой 126. Таким образом, в направлении, перпендикулярном поверхности основы 110, соотношение сторон первого нижнего электродного слоя 116 может быть относительно небольшим для повышения стабильности структуры первого нижнего электродного слоя 116. В ходе последующего формирования других пленочных слоев и травления других пленочных слоев первый нижний электродный слой 116 может быть наклонен или сжат с меньшей вероятностью, таким образом, улучшается общая стабильность полупроводниковой структуры.

[00153] В некоторых других вариантах осуществления изобретения, со ссылкой на фиг. 18, перед формированием первого нижнего электродного слоя 116 способ также включает в себя следующие операции. На втором диэлектрическом слое 105 формируют четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора. В четвертом диэлектрическом слое 186 конденсатора формируют проем, проникающий в четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора. Этот проем открывает по меньшей мере часть верхней поверхности второй легированной области III (со ссылкой на фиг. 10). В ходе формирования первого нижнего электродного слоя 116 первый нижний электродный слой 116 заполняет этот проем. Формируют первую диэлектрическую пленку 119 конденсатора, покрывающую верхнюю поверхность и стороны первого нижнего электродного слоя 116.

[00154] В других вариантах осуществления может быть сформировано третье сквозное отверстие, которое проникает в жертвенный слой и по меньшей мере открывает всю верхнюю поверхность второй легированной области. На боковой стенке и нижней части третьего сквозного отверстия формируют исходный первый диэлектрический слой конденсатора. Удаляют часть исходного первого диэлектрического слоя конденсатора, расположенную в нижней части третьего сквозного отверстия, и оставшуюся часть первого диэлектрического слоя конденсатора используют в качестве первого диэлектрического слоя конденсатора, определяющего четвертое сквозное отверстие. Формируют первый нижний электродный слой, заполняющий четвертое сквозное отверстие. Другими словами, на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя отсутствует второй диэлектрический слой конденсатора. Оставшуюся часть жертвенного слоя используют в качестве первого изолирующего слоя.

[00155] Со ссылкой на фиг. 17 и фиг. 18, формируют первый изолирующий слой 117, покрывающий первую диэлектрическую пленку 119 конденсатора. Первый изолирующий слой 117 открывает верхнюю поверхность первой диэлектрической пленки 119 конденсатора.

[00156] В этом варианте осуществления четвертые диэлектрические слои 186 конденсатора смежных конденсаторов отделены друг от друга. Другими словами, первый изолирующий слой 117 обеспечивают между смежными четвертыми диэлектрическими слоями 186 конденсатора. В других вариантах осуществления после формирования первой исходной диэлектрической пленки конденсатора с полностью непрерывной поверхностью первую исходную диэлектрическую пленку конденсатора могут не структурировать. Другими словами, первая исходная диэлектрическая пленка конденсатора включает в себя первый диэлектрический слой конденсатора и четвертый диэлектрический слой конденсатора, а четвертые диэлектрические слои конденсатора смежных конденсаторов находятся в контакте и соединены друг с другом.

[00157] Со ссылкой на фиг. 19, формируют первый верхний электродный слой 196. Первый верхний электродный слой 196 окружает первый нижний электродный слой 116. Первая диэлектрическая пленка 119 конденсатора расположена между первым верхним электродным слоем 196 и первым нижним электродным слоем 116.

[00158] В частности, первый изолирующий слой 117 структурируют для формирования второго сквозного отверстия f, окружающего первый нижний электродный слой 116. Второе сквозное отверстие f открывает стороны первой диэлектрической пленки 119 конденсатора. Формируют первый верхний электродный слой 196, заполняющий второе сквозное отверстие f.

[00159] Со ссылкой на комбинацию фиг. 19 и 20, первую диэлектрическую пленку 119 конденсатора, расположенную в центральной области c (со ссылкой на фиг. 16), удаляют для открытия верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 в центральной области c.

[00160] Со ссылкой на фиг. 20-22, формируют второй нижний электродный слой 126, который находится в контакте с верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116 в центральной области c (со ссылкой на фиг. 16). Формируют третий диэлектрический слой 176 конденсатора, который покрывает верхнюю поверхность и стороны второго нижнего электродного слоя 126.

[00161] В некоторых вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 21, часть первой диэлектрической пленки 119 конденсатора, расположенную на боковых поверхностях первого нижнего электродного слоя 116, используют в качестве первого диэлектрического слоя 156 конденсатора. Оставшуюся часть первой диэлектрической пленки 119 конденсатора, расположенную на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116, используют в качестве второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Другими словами, первый диэлектрический слой 156 конденсатора и второй диэлектрический слой 166 конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое.

[00162] В частности, со ссылкой на фиг. 20, опорный слой 147 формируют на поверхности, совместно сформированной верхней поверхностью первого изолирующего слоя 117, верхней поверхностью первого верхнего электродного слоя 196, верхней поверхностью второго диэлектрического слоя 166 конденсатора и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116. Формируют пятое сквозное отверстие g, которое проникает через опорный слой 147 и открывает центральную область c (со ссылкой на фиг. 16) первого нижнего электродного слоя 116. Ортогональная проекция пятого сквозного отверстия g на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110. Ортогональная проекция нижней поверхности впоследствии сформированного второго нижнего электродного слоя 126 в пятом сквозном отверстии g на основу 110 расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110. Это позволяет повысить точность выравнивания между вторым нижним электродным слоем 126 и первым нижним электродным слоем 116, чтобы избежать неточного совмещения между вторым нижним электродным слоем 126 и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя 116, таким образом, повышая точность размеров сформированного в конечном итоге конденсатора, чтобы повысить качество изготовления конденсатора и обеспечить приемлемые электрические характеристики конденсатора.

[00163] Процессы формирования пятого сквозного отверстия g являются такими же, как и процессы формирования первого сквозного отверстия e. Их подробное описание не приводится повторно в этом месте настоящего документа.

[00164] Со ссылкой на фиг. 21, третий диэлектрический слой 176 конденсатора формируют на открытых поверхностях второго нижнего электродного слоя 126.

[00165] В частности, удаляют опорный слой 147 (со ссылкой на фиг. 20) и формируют третью исходную диэлектрическую пленку конденсатора с полностью непрерывной поверхностью. Другими словами, третья исходная диэлектрическая пленка конденсатора покрывает открытые поверхности второго нижнего электродного слоя 126, а также покрывает поверхность, совместно сформированную верхней поверхностью первого изолирующего слоя 117, верхней поверхностью первого верхнего электродного слоя 196 и верхней поверхностью второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Структурируют третью исходную диэлектрическую пленку конденсатора. В качестве третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора используют только третьи исходные диэлектрические пленки конденсатора, сохраненные на боковых стенках и верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126.

[00166] В некоторых других вариантах осуществления, со ссылкой на фиг. 22, оставшуюся часть первой диэлектрической пленки 119 конденсатора, расположенную на боковых поверхностях и верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116, используют в качестве первого диэлектрического слоя 156 конденсатора.

[00167] В частности, процессы формирования второго нижнего электродного слоя 126 и третьей исходной диэлектрической пленки конденсатора являются такими же, как способы в предыдущих вариантах осуществления. Их подробное описание не приводится повторно в этом месте настоящего документа.

[00168] В ходе структурирования третьей исходной диэлектрической пленки конденсатора третья исходная диэлектрическая пленка конденсатора на боковых стенках и верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 сохраняется в качестве третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора и третья исходная диэлектрическая пленка конденсатора, расположенная на верхней поверхности первого диэлектрического слоя 156 конденсатора и части верхней поверхности первого верхнего электродного слоя 196, также остается в качестве второго диэлектрического слоя 166 конденсатора. Другими словами, второй диэлектрический слой 166 конденсатора и третий диэлектрический слой 176 конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое. Второй диэлектрический слой 166 конденсатора проходит в направлении, расположенном на удалении от оси второго нижнего электродного слоя 126, перпендикулярно поверхности основы 110. Таким образом, это способствует усилению эффекта изоляции между сформированными впоследствии вторым верхним электродным слоем 106 и первым нижним электродным слоем 116.

[00169] В других вариантах осуществления, когда на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя не обеспечивают второй диэлектрический слой конденсатора, перед формированием второго нижнего электродного слоя на периферийной области верхней поверхности первого нижнего электродного слоя в качестве второго диэлектрического слоя конденсатора может быть сформирована по меньшей мере пленка второго диэлектрического слоя конденсатора, а затем формируют второй нижний электродный слой. Или, в ходе формирования третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора, третью исходную диэлектрическую пленку конденсатора не структурируют. Или, в ходе формирования третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора, сохраняют по меньшей мере третью исходную диэлектрическую пленку конденсатора, расположенную на боковых стенках и верхней поверхности второго нижнего электродного слоя 126, и периферийную область верхней поверхности первого нижнего электродного слоя.

[00170] Следует отметить, что как показано в качестве примера на фиг. 22, вторые диэлектрические слои 166 конденсатора смежных конденсаторов отделены друг от друга. Другими словами, между смежными вторыми диэлектрическими слоями 166 конденсатора обеспечен второй изолирующий слой 127. По существу, вторые диэлектрические слои 166 конденсатора между смежными конденсаторами могут находиться в контакте и могут быть соединены друг с другом.

[00171] Кроме того, со ссылкой на фиг. 21 и фиг. 22, формируют второй изолирующий слой 127, покрывающий третий диэлектрический слой 176 конденсатора. Второй изолирующий слой 127 структурируют для формирования шестого сквозного отверстия, окружающего вторые нижние электродные слои 126. Шестое сквозное отверстие открывает боковые поверхности и верхнюю поверхность третьего диэлектрического слоя 176 конденсатора и открывает верхнюю поверхность первого верхнего электродного слоя 196. Формируют второй верхний электродный слой 106, заполняющий шестое сквозное отверстие.

[00172] Первый изолирующий слой 117 и второй изолирующий слой 127 совместно формируют изолирующий слой 107. Первый изолирующий слой 117 расположен между смежными первыми верхними электродными слоями 196 и используется для обеспечения электрической изоляции между смежными первыми верхними электродными слоями 196. Второй изолирующий слой 127 расположен между смежными вторыми верхними электродными слоями 106 и покрывает верхнюю поверхность первого изолирующего слоя 117 таким образом, чтобы быть использованным для обеспечения электрической изоляции между смежными вторыми верхними электродными слоями 106.

[00173] Первый верхний электродный слой 196 и второй верхний электродный слой 106 совместно формируют верхний электродный слой 146. Первый диэлектрический слой 156 конденсатора, второй диэлектрический слой 166 конденсатора, третий диэлектрический слой 176 конденсатора и четвертый диэлектрический слой 186 конденсатора совместно формируют диэлектрический слой 136 конденсатора. Первый нижний электродный слой 116, второй нижний электродный слой 126, диэлектрический слой 136 конденсатора и верхний электродный слой 146 совместно формируют конденсатор в полупроводниковой структуре.

[00174] Кроме того, со ссылкой на фиг. 1, после формирования одного блока 100 хранения следующий блок 100 хранения может быть сформирован на стороне блока 100 хранения, расположенной на удалении от основы 110.

[00175] Таким образом, нижний электродный слой конденсатора формируют с использованием отдельных этапов, т.е. первый нижний электродный слой 116 и второй нижний электродный слой 126 формируют отдельными этапами таким образом, что при этом повышается стабильность структуры нижних электродных слоев, увеличивается соотношение сторон конденсатора, и, таким образом, увеличивая емкость конденсатора. Кроме того, при выполнении ортогональной проекции нижней поверхности второго нижнего электродного слоя 126 на основу 110 в пределах ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя 116 на основу 110 предотвращается неточное совмещение между нижней поверхностью второго нижнего электродного слоя и верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя, благодаря чему можно достичь как увеличения емкости, так и повышения точности размеров конденсатора, в результате чего конденсатор гарантированно будет иметь приемлемые электрические характеристики.

[00176] Для специалиста в данной области техники может быть очевидно, что приведенные выше варианты реализации являются конкретными вариантами осуществления для реализации настоящего изобретения, и при реальном применении могут быть внесены различные изменения в формы и детали без отступления от сущности и объема настоящего изобретения. Любой специалист в данной области техники может внести изменения и модификации без отступления от сущности и объема настоящего изобретения, и объем защиты настоящего изобретения должен определяться объемом формулы изобретения.

[00177] Промышленная применимость

[00178] В вариантах осуществления настоящего раскрытия предложена полупроводниковая структура и способ ее изготовления. В техническом решении, представленном в вариантах осуществления настоящего раскрытия, нижний электродный слой конденсатора в полупроводниковой структуре формируют путем послойной укладки первого нижнего электродного слоя и второго нижнего электродного слоя. Это позволяет увеличить общую высоту нижнего электродного слоя конденсатора и увеличить соотношение сторон конденсатора, тем самым увеличив противоположную область между верхним электродным слоем и нижним электродным слоем в конденсаторе таким образом, что увеличивается емкость конденсатора. Кроме того, канальная область полупроводникового канала расположена вертикально на поверхности металлической линии битов. Другими словами, направление, в котором проходит канальная область, перпендикулярно поверхности металлической линии битов. Экономится пространство для компоновки полупроводникового канала в направлении (обычно горизонтальном направлении), параллельном поверхности металлической линии битов, без уменьшения размера полупроводникового канала, и, таким образом, увеличивается степень интеграции полупроводниковой структуры в горизонтальном направлении.

Изобретение относится к микроэлектронике. Согласно изобретению предложены полупроводниковая структура и способ ее изготовления. Полупроводниковая структура включает в себя основу и блок хранения, расположенный на основе. Блок хранения включает в себя: первый диэлектрический слой и металлическую линию битов, расположенную в первом диэлектрическом слое; полупроводниковый канал, расположенный на частичной поверхности металлической линии битов; линию слов, расположенную вокруг частичной области полупроводникового канала; второй диэлектрический слой, расположенный между металлической линией битов и линией слов, а также расположенный на стороне линии слов на удалении от основы; первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой, уложенные друг на друга на верхней поверхности полупроводникового канала на удалении от металлической линии битов, причем первый нижний электродный слой находится в контакте с верхней поверхностью полупроводникового канала; верхний электродный слой, расположенный на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя и окружающий первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой; и диэлектрический слой конденсатора, расположенный между верхним электродным слоем и первым нижним электродным слоем, а также расположенный между верхним электродным слоем и вторым нижним электродным слоем. Изобретение обеспечивает повышение степени интеграции полупроводниковой структуры за счет полупроводникового устройства, в котором увеличена емкость и повышена точность размеров конденсатора. 2 н. и 15 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Полупроводниковая структура, содержащая:

основу и блок хранения, расположенный на основе, причем блок хранения содержит:

первый диэлектрический слой и металлическую линию битов, расположенную в первом диэлектрическом слое, причем первый диэлектрический слой открывает поверхность металлической линии битов;

полупроводниковый канал, расположенный на частичной поверхности металлической линии битов, причем полупроводниковый канал обращен к нижней поверхности металлической линии битов и электрически соединен с металлической линией битов;

линию слов, расположенную вокруг частичной области полупроводникового канала;

второй диэлектрический слой, расположенный между металлической линией битов и линией слов, а также расположенный на стороне линии слов на удалении от основы;

первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой, уложенные друг на друга на верхней поверхности полупроводникового канала на удалении от металлической линии битов, причем первый нижний электродный слой контактирует с верхней поверхностью полупроводникового канала;

верхний электродный слой, расположенный на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя и окружающий первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой; и

диэлектрический слой конденсатора, расположенный между верхним электродным слоем и первым нижним электродным слоем, а также расположенный между верхним электродным слоем и вторым нижним электродным слоем.

2. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой ортогональная проекция нижней поверхности второго нижнего электродного слоя на основу расположена в ортогональной проекции верхней поверхности первого нижнего электродного слоя на основу.

3. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой диэлектрический слой конденсатора покрывает верхнюю поверхность и боковые поверхности второго нижнего электродного слоя, а также покрывает боковые поверхности первого нижнего электродного слоя и верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя, открытую вторым нижним электродным слоем.

4. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой диэлектрический слой конденсатора содержит:

первый диэлектрический слой конденсатора, покрывающий боковую поверхность первого нижнего электродного слоя;

второй диэлектрический слой конденсатора, покрывающий верхнюю поверхность первого нижнего электродного слоя, открытую со стороны второго нижнего электродного слоя; и

третий диэлектрический слой конденсатора, покрывающий верхнюю поверхность и боковую поверхность второго нижнего электродного слоя,

при этом предпочтительно первый диэлектрический слой конденсатора и второй диэлектрический слой конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое.

5. Полупроводниковая структура по п. 4, в которой диэлектрический слой конденсатора также содержит: четвертый диэлектрический слой конденсатора, соединенный с нижней поверхностью первого диэлектрического слоя конденсатора и проходящий в направлении от оси первого нижнего электродного слоя, перпендикулярно поверхности основы; и верхний электродный слой также расположен на поверхности четвертого диэлектрического слоя конденсатора, при этом предпочтительно четвертый диэлектрический слой конденсатора и первый диэлектрический слой конденсатора представляют собой структуру, сформированную за одно целое.

6. Полупроводниковая структура по п. 4, в которой второй диэлектрический слой конденсатора также расположен на верхней поверхности первого диэлектрического слоя конденсатора и проходит в направлении от оси второго нижнего электродного слоя перпендикулярно поверхности основы.

7. Полупроводниковая структура по п. 4, в которой верхний электродный слой содержит:

первый верхний электродный слой, окружающий первый нижний электродный слой и расположенный на боковой поверхности первого диэлектрического слоя конденсатора; и

второй верхний электродный слой, окружающий второй нижний электродный слой, расположенный на поверхности третьего диэлектрического слоя конденсатора, и нижнюю поверхность второго верхнего электродного слоя, находящуюся в контакте с верхней поверхностью первого верхнего электродного слоя.

8. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой относительная диэлектрическая постоянная материала диэлектрического слоя конденсатора превышает относительную диэлектрическую постоянную материала второго диэлектрического слоя.

9. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой полупроводниковая структура содержит по меньшей мере два блока хранения, уложенных в стопу на основу.

10. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой материал полупроводникового канала по меньшей мере содержит один или более из оксида индия-галлия-цинка, оксида индия-вольфрама или оксида индия-олова; и полупроводниковый канал используют для формирования канала беспереходного транзистора.

11. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой в направлении от основы до металлической линии битов полупроводниковый канал содержит первую легированную область, канальную область и вторую легированную область, которые расположены последовательно; причем первая легированная область электрически соединена с металлической линией битов; линия слов расположена вокруг канальной области; и первый нижний электродный слой находится в контакте со стороной второй легированной области, расположенной на удалении от канальной области.

12. Полупроводниковая структура по п. 1, в которой линия слов содержит:

диэлектрический слой затвора, окружающий всю поверхность боковой стенки полупроводникового канала; и

проводящий слой затвора, расположенный вокруг частичной области полупроводникового канала, причем диэлектрический слой затвора расположен между полупроводниковым каналом и проводящим слоем затвора.

13. Способ изготовления полупроводниковой структуры, включающий:

обеспечение основы;

формирование на основе блока хранения, включающее:

обеспечение первого диэлектрического слоя и металлической линии битов, расположенной в первом диэлектрическом слое, причем первый диэлектрический слой открывает поверхность металлической линии битов;

формирование полупроводникового канала, расположенного на частичной поверхности металлической линии битов, причем полупроводниковый канал обращен к нижней поверхности металлической линии битов и электрически соединен с металлической линией битов;

формирование линии слов, причем линия слов расположена вокруг частичной области полупроводникового канала;

формирование второго диэлектрического слоя, причем второй диэлектрический слой расположен между металлической линией битов и линией слов, а также расположен на стороне линии слов на удалении от основы;

формирование первого нижнего электродного слоя, причем первый нижний электродный слой находится в контакте с верхней поверхностью полупроводникового канала;

формирование второго нижнего электродного слоя, причем второй нижний электродный слой расположен на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя;

формирование верхнего электродного слоя, причем верхний электродный слой расположен на верхней поверхности второго нижнего электродного слоя и окружает первый нижний электродный слой и второй нижний электродный слой; и

формирование диэлектрического слоя конденсатора, причем диэлектрический слой конденсатора расположен между верхним электродным слоем и первым нижним электродным слоем, а также расположен между верхним электродным слоем и вторым нижним электродным слоем.

14. Способ изготовления по п. 13, согласно которому формирование первого нижнего электродного слоя, второго нижнего электродного слоя, диэлектрического слоя конденсатора и верхнего электродного слоя включает:

формирование первого нижнего электродного слоя, причем верхняя поверхность первого нижнего электродного слоя содержит центральную область и периферийную область, окружающую центральную область;

формирование первой диэлектрической пленки конденсатора, причем первая диэлектрическая пленка конденсатора покрывает верхнюю поверхность и боковые поверхности первого нижнего электродного слоя;

формирование первого верхнего электродного слоя, причем первый верхний электродный слой окружает первый нижний электродный слой, а первая диэлектрическая пленка конденсатора расположена между первым верхним электродным слоем и первым нижним электродным слоем;

удаление первой диэлектрической пленки конденсатора, расположенной в центральной области, для открытия верхней поверхности первого нижнего электродного слоя в центральной области, причем первую диэлектрическую пленку конденсатора, расположенную на боковых поверхностях первого нижнего электродного слоя, используют в качестве первого диэлектрического слоя конденсатора, а оставшуюся часть первой диэлектрической пленки конденсатора, расположенную на верхней поверхности первого нижнего электродного слоя, используют в качестве второго диэлектрического слоя конденсатора;

формирование второго нижнего электродного слоя, причем второй нижний электродный слой находится в контакте с верхней поверхностью первого нижнего электродного слоя в центральной области; и

формирование третьего диэлектрического слоя конденсатора, причем третий диэлектрический слой конденсатора покрывает верхнюю поверхность и боковые поверхности второго нижнего электродного слоя.

15. Способ изготовления по п. 14, согласно которому формирование первой диэлектрической пленки конденсатора включает:

формирование первой исходной диэлектрической пленки конденсатора с полностью непрерывной поверхностью, причем первая исходная диэлектрическая пленка конденсатора также покрывает верхнюю поверхность и боковую поверхность первого нижнего электродного слоя; и

структурирование первой исходной диэлектрической пленки конденсатора с формированием первой диэлектрической пленки конденсатора и четвертого диэлектрического слоя конденсатора, причем четвертый диэлектрический слой конденсатора соединен с нижней поверхностью первой диэлектрической пленки конденсатора и проходит в направлении от оси первого нижнего электродного слоя перпендикулярно поверхности основы.

16. Способ изготовления по п. 14, согласно которому в направлении от основы к металлической линии битов полупроводниковый канал содержит первую легированную область, канальную область и вторую легированную область, которые расположены последовательно; причем формирование первого нижнего электродного слоя, первой диэлектрической пленки конденсатора и первого верхнего электродного слоя включает:

формирование жертвенного слоя на стороне второй легированной области, расположенной на удалении от канальной области, причем в жертвенном слое обеспечено первое сквозное отверстие, проникающее через жертвенный слой и открывающее вторую легированную область;

формирование первого нижнего электродного слоя, заполняющего первое сквозное отверстие;

удаление жертвенного слоя и формирование первой диэлектрической пленки конденсатора;

формирование первого изолирующего слоя, покрывающего первую диэлектрическую пленку конденсатора, причем первый изолирующий слой открывает верхнюю поверхность первой диэлектрической пленки конденсатора;

структурирование первого изолирующего слоя с формированием второго сквозного отверстия, окружающего первый нижний электродный слой, причем второе сквозное отверстие открывает боковые поверхности первой диэлектрической пленки конденсатора; и

формирование первого верхнего электродного слоя, заполняющего второе сквозное отверстие.

17. Способ изготовления по п. 14, согласно которому перед формированием первого нижнего электродного слоя способ также включает: формирование четвертого диэлектрического слоя конденсатора на втором диэлектрическом слое, причем четвертый диэлектрический слой конденсатора имеет проем, проникающий в четвертый диэлектрический слой конденсатора; и в процессе формирования первого нижнего электродного слоя первый нижний электродный слой заполняет этот проем.