半导体结构和半导体结构的制备方法与流程

本申请涉及半导体制造，尤其涉及一种半导体结构和半导体结构的制备方法。

背景技术：

1、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，简称dram)是一种高速地、随机地写入和读取数据的半导体存储器，被广泛地应用到数据存储设备或装置中。

2、dram包括衬底和设置在衬底上的多个重复的存储单元，每个存储单元均包括电容器和晶体管。toc(transistor on capacitor)结构的dram是将晶体管设置在电容的上方，电容与衬底接触。

3、然而，上述toc结构的dram中电容与衬底接触的部位存在漏电的问题，影响dram的存储性能。

技术实现思路

1、本申请提供一种半导体结构和半导体结构的制备方法，能够有效缓解电容结构的漏电流问题，保证电容结构的性能稳定，提升半导体结构的性能。

2、为了实现上述目的，第一方面，本申请提供一种半导体结构，包括衬底、电容结构、晶体管结构、位线和字线；衬底包括半导体层和隔离层。电容结构设置在衬底上，隔离层位于电容结构和至少部分半导体层之间。晶体管结构和字线设置在电容结构的远离衬底的一侧，晶体管结构的源极和漏极中的一者与电容结构电连接，晶体管结构的栅极与字线电连接，晶体管结构的源极和漏极中的另一者与位线电连接。

3、第二方面，本申请提供一种半导体结构的制备方法，包括：

4、提供衬底，衬底包括半导体层和隔离层。形成电容结构，电容结构位于衬底上，隔离层位于电容结构和至少部分半导体层之间。形成晶体管结构，晶体管结构位于电容结构上，晶体管结构的源极和漏极中的一者与电容结构电连接。形成字线和位线，字线与晶体管结构的栅极电连接，位线与晶体管结构的源极和漏极中的另一者电连接。

5、本申请提供的半导体结构和半导体结构的制备方法，通过将电容结构设置在衬底上，并将晶体管结构设置于电容结构的远离衬底一侧，可以有效减少晶体管的制备工艺难度，便于晶体管结构与字线和位线连接，从而更加符合电路连接的设计需求。通过晶体管的源极和漏极中的一者与电容结构连接，栅极与字线连接，源极和漏极中的另一者与位线连接，实现半导体结构的信号存储和读取功能。通过在衬底中设置隔离层，并将隔离层设置于电容结构和衬底的至少部分半导体层之间，有效避免半导体层作用于电容结构，引起电容结构的漏电流问题，不仅可以保证电容结构的稳定性，还可以提高半导体结构的信号存储和读取过程的稳定性，优化半导体结构的性能。

6、本申请的构造以及它的其他发明目的及有益效果将会通过结合附图而对优选实施例的描述而更加明显易懂。

技术特征：

1.一种半导体结构，其特征在于，包括衬底、电容结构、晶体管结构、位线和字线；所述衬底包括半导体层和隔离层；

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述衬底包括第一半导体层，所述隔离层设置在所述第一半导体层和所述电容结构之间，所述电容结构与所述隔离层接触。

3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述衬底包括第一半导体层和第二半导体层，所述第二半导体层层叠设置在所述第一半导体层上，所述隔离层位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间，所述电容结构与所述第二半导体层接触。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述电容结构包括多个电容，多个所述电容呈阵列排布。

5.根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述电容包括第一电极、介质层和第二电极，所述介质层位于所述第一电极和所述第二电极之间。

6.根据权利要求4所述的半导体结构，其特征在于，所述晶体管结构包括多个晶体管，多个所述晶体管呈阵列排布；多个所述晶体管与多个所述电容一一对应设置。

7.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述晶体管包括栅极和沿竖直方向延伸的半导体柱，自所述衬底向上的方向，所述半导体柱依次包括源极、沟道和漏极；所述栅极为环状结构，并环绕于所述沟道的外周。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述字线环绕于所述晶体管结构的栅极的外周，所述位线设置在所述晶体管结构远离所述衬底的一侧。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述字线和所述位线均为多条；多条所述字线平行间隔排布，且沿第一方向延伸；多条所述位线平行间隔排布，且沿第二方向延伸；所述第一方向和所述第二方向相互交叉。

10.根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极的材料包括n-si、p-si、ru、ruo2和tin中的一种或多种的组合；和/或，所述介质层的材料包括al2o3、zro、hfo2、srtio3和batio3中的一种或多种的组合。

11.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述半导体层包括第一半导体层；

13.根据权利要求12所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成多个所述沟槽包括：在所述第一半导体层中形成多个沿第一方向延伸的第一子沟槽，多个所述第一子沟槽平行间隔设置；

14.根据权利要求12或13所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成所述隔离层，包括：刻蚀去除位于所述沟槽的槽底处的部分所述第一半导体层，在所述槽底形成碗状结构；

15.根据权利要求14所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，其特征在于，在刻蚀所述沟槽的槽底之前，还包括：在所述半导体柱的侧壁形成牺牲层；在形成所述隔离层之后，去除所述牺牲层。

16.根据权利要求11所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述半导体层包括第一半导体层和第二半导体层；

17.根据权利要求16所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在形成第二半导体层之后还包括：在所述第二半导体层中形成多个沟槽，多个所述沟槽呈阵列排布，位于相邻两个所述沟槽之间的所述第二半导体层形成半导体柱。

18.根据权利要求17所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成多个所述沟槽包括：在所述第二半导体层中形成多个沿第一方向延伸的第一子沟槽，多个所述第一子沟槽平行间隔设置；

19.根据权利要求12或17所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成所述电容结构包括：形成前驱物层，所述前驱物层位于所述沟槽中；所述前驱物层的顶表面低于所述半导体柱的顶表面；

20.根据权利要求19所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述导电段形成所述电容结构的第一电极。

21.根据权利要求19所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在形成所述导电段之后，还包括：形成第一导电层，所述第一导电层位于所述沟槽中，且覆盖于所述导电段的侧壁；所述导电段与所述第一导电层电连接；

22.根据权利要求21所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，在形成所述电容结构的所述第一电极之后，还包括：形成介质层，所述介质层位于所述沟槽中，且覆盖于所述第一电极的侧壁；

23.根据权利要求22所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述介质层的顶表面、所述第一导电层的顶表面以及所述第二导电层的顶表面均与所述半导体柱的顶表面齐平；

24.根据权利要求23所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成所述晶体管结构包括：所述半导体柱中除所述导电段外的部分形成所述晶体管结构的源极、沟道和漏极；自所述衬底向上的方向，所述源极、所述沟道和所述漏极依次分布；所述源极与所述导电段电连接；

25.根据权利要求24所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成所述字线和所述位线包括：

26.根据权利要求25所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述第三导电层包括多个，多个所述第三导电层平行间隔排布，且沿第一方向延伸；

技术总结
本申请提供一种半导体结构和半导体结构的制备方法，属于半导体技术领域，该半导体结构包括衬底、电容结构、晶体管结构、位线和字线；衬底包括半导体层和隔离层。电容结构设置在衬底上，隔离层位于电容结构和至少部分半导体层之间。晶体管结构和字线设置在电容结构的远离衬底的一侧，晶体管结构的源极和漏极中的一者与电容结构电连接，晶体管结构的栅极与字线电连接，晶体管结构的源极和漏极中的另一者与位线电连接。本申请的半导体结构能够有效缓解电容结构的漏电流问题，保证电容结构的性能稳定，提升半导体结构的性能。

技术研发人员：邵光速,肖德元,白卫平,邱云松
受保护的技术使用者：长鑫存储技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15