[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811035884.9
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN110880510A
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權(quán)）人: 長鑫存儲技術(shù)有限公司
• 主分類號: H01L27/11521
• 分類號: H01L27/11521;H01L27/11526;H01L27/11568;H01L27/11573;H01L21/28;H01L29/10;H01L29/423
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 佟婷婷

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其制備方法，制備方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，形成有若干個(gè)有源區(qū)及隔離有源區(qū)的隔離結(jié)構(gòu)，每一有源區(qū)包括第一接觸區(qū)及第二接觸區(qū)；基于不同材料之間不同的刻蝕選擇比于有源區(qū)內(nèi)形成若干個(gè)柵溝槽結(jié)構(gòu)，以分離第一接觸區(qū)與第二接觸區(qū)，柵溝槽結(jié)構(gòu)包括溝槽主體及微溝結(jié)構(gòu)，柵溝槽結(jié)構(gòu)的最大深度小于隔離結(jié)構(gòu)的深度；于柵溝槽結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面形成柵介質(zhì)層，并于柵溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)填充柵電極層，以形成埋入式柵極字線結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過不同材料間的刻蝕選擇比的不同形成特殊的微溝結(jié)構(gòu)，簡化制備工藝，提高制備精度，在保持原有器件尺寸的基礎(chǔ)上，使溝道面積得以增加，可進(jìn)一步增加傳輸通道的寬度，提高場效應(yīng)晶體管的器件性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制程的演進(jìn)，半導(dǎo)體器件特征尺寸的不斷微縮，對于場效應(yīng)晶體管，由于短溝道效應(yīng)、亞閾值電流大和柵漏電等問題使晶體管已經(jīng)難以滿足對器件性能的需求?，F(xiàn)在越來越多的關(guān)注點(diǎn)集中到鰭式場效應(yīng)晶體管(Fin FET)。

晶體管用于許多不同類型的集成電路，常見的有：邏輯器件、存儲器件和模擬電路，其中，存儲器件在集成電路產(chǎn)品中占了相當(dāng)大的比例，存儲器基本結(jié)構(gòu)為一個(gè)晶體管加一個(gè)電容結(jié)構(gòu)，所使用的晶體管為埋入式結(jié)構(gòu)以增加溝道長度。

然而，隨著器件尺寸的進(jìn)一步縮小，現(xiàn)有存儲器晶體管的器件性能難以滿足更高的要求，需要進(jìn)一步優(yōu)化晶體管結(jié)構(gòu)，以進(jìn)一步提高器件性能，特別是解決短溝道效應(yīng)、亞閾值電流大和柵漏電等問題導(dǎo)致的存儲器中存儲晶體管的驅(qū)動電壓以及導(dǎo)通電流下降等問題。

因此，如何提供一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及制備方法以解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題實(shí)屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)及其制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中晶體管性能難以滿足需求及驅(qū)動電壓、導(dǎo)通電流下降等問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

1)提供一半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成若干個(gè)有源區(qū)及隔離所述有源區(qū)的隔離結(jié)構(gòu)，每一所述有源區(qū)包括第一接觸區(qū)及第二接觸區(qū)；

2)基于不同材料之間不同的刻蝕選擇比于所述有源區(qū)內(nèi)形成若干個(gè)柵溝槽結(jié)構(gòu)，以分離所述第一接觸區(qū)與所述第二接觸區(qū)，其中，所述柵溝槽結(jié)構(gòu)包括溝槽主體及連接于所述溝槽主體下方的微溝結(jié)構(gòu)，且所述柵溝槽結(jié)構(gòu)的最大深度小于所述隔離結(jié)構(gòu)的深度；及

3)于所述柵溝槽結(jié)構(gòu)的內(nèi)表面形成柵介質(zhì)層，并于所述柵溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)填充柵電極層，以形成埋入式柵極字線結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的一種可選方案，步驟3)后還包括步驟：于所述柵溝槽結(jié)構(gòu)內(nèi)填充絕緣層，其中，所述絕緣層形成于所述柵介質(zhì)層的表面且位于所述柵電極層的上表面，所述絕緣層與所述柵電極層填充滿所述柵溝槽結(jié)構(gòu)；所述微溝結(jié)構(gòu)的最大高度大于所述柵介質(zhì)層的厚度。

作為本發(fā)明的一種可選方案，步驟2)中，形成所述柵溝槽結(jié)構(gòu)的步驟具體包括：

2-1)于所述半導(dǎo)體襯底上形成刻蝕掩膜層，且所述刻蝕掩膜層上形成有若干個(gè)柵溝槽窗口，所述柵溝槽窗口暴露出所述有源區(qū)并定義出所述柵溝槽結(jié)構(gòu)的位置；

2-2)于所述柵溝槽窗口中形成刻蝕輔助層及刻蝕體部，其中，所述刻蝕輔助層包括位于所述柵溝槽窗口的底部的刻蝕底部以及位于所述柵溝槽窗口側(cè)壁的刻蝕側(cè)部，所述刻蝕體部位于所述刻蝕底部表面且位于所述刻蝕側(cè)部之間，且所述刻蝕輔助層與所述刻蝕體部之間具有不同的刻蝕選擇比；