本公开涉及半导体,尤其涉及一种半导体结构及其形成方法。
背景技术:
1、二维半导体存储装置的集成度主要由存储单元占据的面积决定,因此其集成度在很大程度上受精细图案形成技术水平的影响。为了克服精细图案技术水平对半导体存储装置集成度的限制,近来已经提出了包括三维布置的存储单元的三维半导体存储装置。
2、然而,传统的三维半导体存储装置及其形成方法仍存在一定的缺陷,如何进一步提高三维半导体存储装置的可靠性,成为了目前亟需解决的问题。
技术实现思路
1、有鉴于此,本公开实施例为解决现有技术中存在的至少一个问题而提供一种半导体结构及其形成方法。
2、为达到上述目的,本公开实施例的技术方案是这样实现的:
3、第一方面,本公开实施例提供一种半导体结构的形成方法,包括:
4、在衬底上形成介质层和半导体层交替层叠的堆叠结构;
5、形成多个沿第一方向延伸且贯穿所述堆叠结构并延伸至所述衬底中的隔离结构;所述隔离结构将所述堆叠结构分隔为多个沿第二方向排列的子堆叠结构;所述第一方向垂直于所述第二方向,且均与第三方向垂直,所述第三方向为所述衬底的厚度方向;
6、在所述隔离结构中形成沿所述第三方向延伸的字线开口;所述字线开口的底面低于最靠近所述衬底的所述半导体层的底面,且所述字线开口位于所述子堆叠结构与所述隔离结构之间;
7、在所述字线开口与所述衬底之间形成绝缘结构;
8、在所述字线开口中形成字线结构。
9、在一种可选的实施方式中,所述隔离结构包括沿所述第一方向延伸的支撑结构和位于所述支撑结构沿所述第二方向相对的两侧的绝缘层;所述在所述隔离结构中形成沿所述第三方向延伸的字线开口,包括:
10、沿所述第三方向对所述绝缘层进行第一蚀刻,以形成暴露所述支撑结构的部分侧壁和所述子堆叠结构的侧壁的初始开口;所述初始开口的底面低于所述子堆叠结构的底面;
11、在所述初始开口的侧壁上形成阻挡层;
12、通过所述初始开口沿所述第三方向对所述绝缘层进行第二蚀刻,以形成所述字线开口;所述字线开口的侧壁暴露所述衬底;所述字线开口的底面高于所述隔离结构的底面,且低于所述子堆叠结构的最靠近所述衬底的所述半导体层的底面。
13、在一种可选的实施方式中,所述在所述字线开口与所述衬底之间形成绝缘结构,包括:
14、对所述字线开口的侧壁暴露的所述衬底进行掺杂,以形成所述绝缘结构;所述绝缘结构由所述字线开口的侧壁向所述衬底内部凸出。
15、在一种可选的实施方式中,所述在所述字线开口与所述衬底之间形成绝缘结构,包括:
16、对所述字线开口的侧壁暴露的所述衬底进行蚀刻,以形成由所述字线开口向所述衬底内部凸出的凹槽;
17、在所述凹槽中填充绝缘材料,以形成所述绝缘结构。
18、在一种可选的实施方式中,所述在所述隔离结构中形成沿所述第三方向延伸的字线开口和在所述字线开口与所述衬底之间形成绝缘结构,包括:
19、沿所述第三方向蚀刻所述隔离结构,以形成暴露所述子堆叠结构侧壁的字线开口,所述字线开口的底面高于所述子堆叠结构的底面;
20、在形成所述字线开口时,所述字线开口的底部与所述衬底之间的所述隔离结构构成所述绝缘结构。
21、在一种可选的实施方式中,所述对所述字线开口的侧壁暴露的所述衬底进行掺杂,包括:采用等离子体渗氮工艺,对所述字线开口的侧壁暴露的所述衬底进行有角度的氮掺杂。
22、在一种可选的实施方式中,所述在所述字线开口中形成字线结构,包括:
23、在所述字线开口中依次形成栅极介质层和栅极层;所述栅极介质层位于所述栅极层与所述半导体层之间。
24、在一种可选的实施方式中,所述半导体结构的形成方法,还包括:
25、在所述子堆叠结构的所述半导体层中形成有源结构;所述有源结构与所述字线结构构成晶体管结构。
26、第二方面,本公开实施例提供一种半导体结构,包括:
27、衬底和位于所述衬底上的堆叠结构;所述堆叠结构包括交替层叠的介质层和半导体层;
28、隔离结构,所述隔离结构沿第一方向延伸且贯穿所述堆叠结构并延伸至所述衬底中;所述隔离结构将所述堆叠结构分隔为多个沿第二方向排列的子堆叠结构;所述第一方向垂直于所述第二方向,且均与第三方向垂直,所述第三方向为所述衬底的厚度方向;
29、字线结构,所述字线结构沿所述第三方向延伸;所述字线结构的底面低于最靠近所述衬底的所述半导体层的底面,且所述字线结构位于所述子堆叠结构与所述隔离结构之间;
30、绝缘结构,所述绝缘结构位于所述字线结构与所述衬底之间。
31、在一种可选的实施方式中,所述隔离结构包括沿所述第一方向延伸的支撑结构和位于所述支撑结构沿所述第二方向相对的两侧的绝缘层,所述绝缘层与所述绝缘结构的底端接触;所述字线结构位于所述支撑结构与所述子堆叠结构之间,且位于所述绝缘层之上;所述字线结构的底面高于所述隔离结构的底面,且低于所述子堆叠结构的最靠近所述衬底的所述半导体层的底面。
32、在一种可选的实施方式中,所述绝缘结构位于所述字线结构的侧壁与所述衬底之间;所述绝缘结构由所述字线结构的侧壁向所述衬底内部凸出,在由所述字线结构朝向所述衬底的方向上,所述绝缘结构在所述第三方向上的尺寸减小。
33、在一种可选的实施方式中,所述字线结构的底面高于所述子堆叠结构的底面;所述绝缘结构位于所述字线结构的底面与所述衬底之间。
34、在一种可选的实施方式中,所述绝缘结构的组成元素包括氮和/或氧。
35、在一种可选的实施方式中,所述字线结构包括栅极介质层和栅极层;所述栅极介质层位于所述栅极层与所述半导体层之间。
36、在一种可选的实施方式中,所述半导体层包括有源结构;所述有源结构和所述字线结构构成晶体管结构。
37、在本公开所提供的技术方案中,在分隔堆叠结构的隔离结构中形成字线开口,并在字线开口与衬底之间形成绝缘结构后再在字线开口中形成字线结构,绝缘结构能够增大字线结构中栅极层与衬底之间的距离,降低字线结构与衬底的耦合效应,减小字线结构与衬底之间的寄生电容,避免在字线结构与衬底之间产生漏电通道,有效提高半导体结构的可靠性。
1.一种半导体结构的形成方法,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述隔离结构包括沿所述第一方向延伸的支撑结构和位于所述支撑结构沿所述第二方向相对的两侧的绝缘层;所述在所述隔离结构中形成沿所述第三方向延伸的字线开口,包括:
3.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述在所述字线开口与所述衬底之间形成绝缘结构,包括:
4.根据权利要求2所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述在所述字线开口与所述衬底之间形成绝缘结构,包括:
5.根据权利要求1所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述在所述隔离结构中形成沿所述第三方向延伸的字线开口和在所述字线开口与所述衬底之间形成绝缘结构,包括:
6.根据权利要求3所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述对所述字线开口的侧壁暴露的所述衬底进行掺杂,包括:采用等离子体渗氮工艺,对所述字线开口的侧壁暴露的所述衬底进行有角度的氮掺杂。
7.根据权利要求1至5任一项所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述在所述字线开口中形成字线结构,包括:
8.根据权利要求1至5任一项所述的半导体结构的形成方法,其特征在于,所述半导体结构的形成方法,还包括:
9.一种半导体结构,其特征在于,包括:
10.根据权利要求9所述的半导体结构,其特征在于,所述隔离结构包括沿所述第一方向延伸的支撑结构和位于所述支撑结构沿所述第二方向相对的两侧的绝缘层,所述绝缘层与所述绝缘结构的底端接触;所述字线结构位于所述支撑结构与所述子堆叠结构之间,且位于所述绝缘层之上;所述字线结构的底面高于所述隔离结构的底面,且低于所述子堆叠结构的最靠近所述衬底的所述半导体层的底面。
11.根据权利要求10所述的半导体结构,其特征在于,所述绝缘结构位于所述字线结构的侧壁与所述衬底之间;所述绝缘结构由所述字线结构的侧壁向所述衬底内部凸出,在由所述字线结构朝向所述衬底的方向上,所述绝缘结构在所述第三方向上的尺寸减小。
12.根据权利要求9所述的半导体结构,其特征在于,所述字线结构的底面高于所述子堆叠结构的底面;所述绝缘结构位于所述字线结构的底面与所述衬底之间。
13.根据权利要求11所述的半导体结构,其特征在于,所述绝缘结构的组成元素包括氮和/或氧。
14.根据权利要求9至13任一项所述的半导体结构,其特征在于,所述字线结构包括栅极介质层和栅极层;所述栅极介质层位于所述栅极层与所述半导体层之间。
15.根据权利要求9至13任一项所述的半导体结构,其特征在于,所述半导体层包括有源结构;所述有源结构和所述字线结构构成晶体管结构。