半导体结构的制备方法、半导体结构、存储器及电子设备与流程

本技术涉及半导体，具体而言，本技术涉及一种半导体结构的制备方法、半导体结构、存储器及电子设备。

背景技术：

1、目前，半导体技术已朝着更高器件密度、更高集成度、更高性能的方向发展，随着半导体技术的飞速发展，半导体器件也面临着来自制造与设计等方面所带来问题和挑战。

技术实现思路

1、本技术提出一种半导体结构的制备方法、半导体结构、存储器及电子设备。

2、第一个方面，本技术实施例提供了一种半导体结构的制备方法，包括：

3、提供一衬底；

4、在衬底的一侧依次形成第一电极层、沟道层和牺牲层；

5、制作替代栅，替代栅覆盖沟道层的侧壁；

6、制作第一介质层，并去除牺牲层和替代栅，以形成由第一介质层、第一电极层和沟道层围成的容纳腔；

7、在第一电极层远离衬底的一侧制作栅极层，栅极层位于容纳腔内，栅极层环设在沟道层的外周，且分别与第一电极层和沟道层绝缘；

8、在沟道层远离衬底的一侧制作第二电极层，第二电极层与栅极层绝缘。

9、在本技术一些可选的实施方式中，形成第一电极层、沟道层和牺牲层，包括：

10、在衬底的一侧依次外延生长第一初始电极层、初始沟道层，并在初始沟道层远离衬底的一侧制作初始牺牲层；

11、通过图形化处理，形成第一通槽和第二通槽，第一通槽和第二通槽均贯穿第一初始电极层、初始沟道层和初始牺牲层，第一通槽和第二通槽交错设置，将第一初始电极层分隔成多个第一电极层，将初始沟道层分隔成多个中间沟道层，将初始牺牲层分隔成多个牺牲层；

12、对中间沟道层进行沿平行于衬底方向的横向刻蚀，使得中间沟道层的侧壁相对于第一电极层的侧壁沿平行于衬底方向内缩，以形成沟道层。

13、在本技术一些可选的实施方式中，通过图形化处理，形成第一通槽和第二通槽，包括：

14、沿垂直于衬底方向，对第一初始电极层、初始沟道层和初始牺牲层进行第一次刻蚀，形成第一通槽，第一通槽的底部露出衬底，第一通槽沿平行于衬底的第一方向延伸；

15、在衬底的一侧制作第二介质层，第二介质层填充第一通槽；

16、沿垂直于衬底方向，对经过第一次刻蚀的第一初始电极层、初始沟道层和初始牺牲层以及第二介质层进行第二次刻蚀，形成第二通槽，第二通槽的底部露出衬底，第二通槽沿平行于衬底的第二方向延伸，第一方向和第二方向呈夹角设置；

17、去除第二介质层。

18、在本技术一些可选的实施方式中，制作替代栅，包括：

19、在衬底的一侧制作初始替代栅，初始替代栅覆盖沟道层的侧壁，并填充第一通槽和第二通槽；

20、对初始替代栅进行平坦化处理，使得初始替代栅远离衬底一侧的表面与牺牲层远离衬底一侧的表面平齐；

21、以牺牲层为掩膜，对初始替代栅进行自对准刻蚀，以形成替代栅。

22、在本技术一些可选的实施方式中，制作第一介质层，包括：

23、在衬底的一侧制作第一初始介质层，第一初始介质层填充第一通槽和第二通槽，第一初始介质层的材料与初始替代栅的材料不同；

24、对第一初始介质层进行平坦化处理，使得第一初始介质层远离衬底一侧的表面与牺牲层远离衬底一侧的表面平齐，以形成第一介质层。

25、在本技术一些可选的实施方式中，去除牺牲层和替代栅，包括：

26、通过刻蚀工艺依次去除牺牲层和替代栅，以形成容纳腔；

27、在去除牺牲层和替代栅之后，制作栅极层之前，半导体结构的制备方法还包括：

28、在第一电极层远离衬底一侧制作栅极介质层，栅极介质层位于容纳腔内，且覆盖沟道层的侧壁以及第一电极层。

29、在本技术一些可选的实施方式中，制作栅极层，包括：

30、在栅极介质层远离衬底的一侧制作初始栅极层，初始栅极层填充容纳腔；

31、对初始栅极层进行刻蚀，使得初始栅极层远离衬底一侧的表面不高于沟道层远离衬底一侧的表面，以形成栅极层。

32、在本技术一些可选的实施方式中，制作第二电极层，包括：

33、通过外延生长工艺，在沟道层远离衬底的一侧形成第二电极层，第二电极层位于容纳腔内；

34、在制作第二电极层之后，半导体结构的制备方法还包括：

35、在栅极层远离衬底的一侧制作第三初始介质层，第三初始介质层填充容纳腔；

36、对第三初始介质层进行平坦化处理，使得第三初始介质层远离衬底一侧的表面与第一介质层远离衬底一侧的表面平齐，以形成第三介质层。

37、第二个方面，本技术实施例提供了一种半导体结构，半导体结构采用上述的半导体结构的制备方法制作而成；半导体结构包括：

38、衬底；

39、第一电极层，设置在衬底的一侧；

40、沟道层，设置在第一电极层远离衬底的一侧，并沿垂直于衬底方向延伸；

41、栅极层，设置在第一电极层远离衬底的一侧，且环设在沟道层的外周，栅极层分别与第一电极层和沟道层绝缘；

42、第二电极层，设置在沟道层远离衬底的一侧，且与栅极层绝缘。

43、在本技术一些可选的实施方式中，沟道层在衬底上的正投影的外轮廓位于第一电极层在衬底上的正投影的外轮廓内；

44、栅极层远离沟道层一侧的表面在衬底上的正投影与第一电极层在衬底上的正投影重合；半导体结构还包括：

45、介质结构，设置在衬底的一侧，介质结构覆盖衬底、第一电极层的侧壁、栅极层远离沟道层一侧的表面以及第二电极层的至少部分外壁面。

46、第三个方面，本技术实施例提供了一种存储器，包括：上述的半导体结构。

47、第四个方面，本技术实施例提供了一种电子设备，包括：

48、上述的半导体结构；或者，

49、上述的存储器。

50、本技术实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括：

51、本技术实施例中，第一电极层、沟道层和牺牲层依次形成在衬底的一侧，替代栅覆盖沟道层的侧壁，替代栅环设在沟道层的外周，替代栅所在空间为待形成栅极层提供了制作空间，以便于后续制作栅极层。

52、本技术实施例中，制作第一介质层之后，去除牺牲层和替代栅，形成由第一介质层、第一电极层和沟道层围成的容纳腔，容纳腔的位置和形状与牺牲层和替代栅的位置和形状对应。在第一电极层远离衬底的一侧制作栅极层，栅极层环设在沟道层的外周，在沟道层远离衬底的一侧制作第二电极层，栅极层和至少部分第二电极层均位于容纳腔内，以形成半导体结构。

53、本技术实施例中，去除牺牲层和替代栅，形成由第一介质层、第一电极层和沟道层围成的容纳腔，容纳腔的位置和形状与牺牲层和替代栅的位置和形状对应，容纳腔中与替代栅对应的空间为待形成栅极层提供了制作空间，容纳腔中与替代栅对应的空间能够限定出待形成栅极层的外轮廓，无需通过光刻工艺，即可形成栅极层，便于后续制作栅极层，能够提高栅极层的均一性，有望在没有光刻机的条件下实现半导体器件微缩的技术目标，从而可以持续对存储器结构进行微缩。同时，本技术实施例中第一电极层、沟道层和第二电极层均设置在衬底的一侧，因此无需通过刻蚀衬底来形成有源柱，解决了有源柱的制备不易控制，导致均一性难以保障的问题。本技术实施例对半导体结构制备工艺流程优化，能够降低制造成本。

54、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。

技术特征：

1.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，形成第一电极层、沟道层和牺牲层，包括：

3.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，通过图形化处理，形成第一通槽和第二通槽，包括：

4.根据权利要求2所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，制作替代栅，包括：

5.根据权利要求4所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，制作第一介质层，包括：

6.根据权利要求1至5中任一项所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求6所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，制作栅极层，包括：

8.根据权利要求7所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，制作第二电极层，包括：

9.一种半导体结构，其特征在于，所述半导体结构采用权利要求1至8中任一项所述的半导体结构的制备方法制作而成；所述半导体结构包括：

10.根据权利要求9所述的半导体结构，其特征在于，

11.一种存储器，其特征在于，包括：权利要求9或10所述的半导体结构。

12.一种电子设备，其特征在于，包括：

技术总结
本申请实施例提供了一种半导体结构的制备方法、半导体结构、存储器及电子设备。该半导体结构的制备方法包括：提供一衬底；在衬底的一侧依次形成第一电极层、沟道层和牺牲层；制作替代栅，替代栅覆盖沟道层的侧壁；制作第一介质层，并去除牺牲层和替代栅，以形成由第一介质层、第一电极层和沟道层围成的容纳腔；在第一电极层远离衬底的一侧制作栅极层，栅极层位于容纳腔内，栅极层环设在沟道层的外周，且分别与第一电极层和沟道层绝缘；在沟道层远离衬底的一侧制作第二电极层，第二电极层与栅极层绝缘。本申请实施例无需通过光刻工艺即可方便地制作栅极层，可以持续对存储器结构进行微缩。

技术研发人员：胡琪,董博闻,李辉辉,李庚霏,张云森,王桂磊,赵超
受保护的技术使用者：北京超弦存储器研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5