具有T型埋入栅极电极的半导体元件及其制备方法与流程

本申请案主张美国第19/194,389号专利申请案的优先权(即优先权日为“2025年4月30日”)，其内容以全文引用的方式并入本文中。本公开关于一种半导体元件以及一种半导体元件的制备方法。特别是有关于一种具有t型埋入栅极电极的半导体元件及一种具有t型埋入栅极电极的半导体元件的制备方法。

背景技术：

1、半导体元件对于许多现代应用至关重要。随着电子技术的进步，半导体元件的尺寸越来越小，同时提供更强大的功能，并包含更多的集成电路。动态随机存取存储器(dram)元件由众多存储器单元所组成，是当今最受欢迎的易失性半导体存储器元件之一。每个存储器单元包括一晶体管以及一电容器，该晶体管和该电容器串联。存储器单元被组织成存储器阵列，并通过一字元线和一位元线进行定址；一个定址一行存储器单元，而另一个则定址一列。通过使用该字元线和该位元线，可以读取和编程一dram单元。

2、而且随着半导体制造技术的不断进步，半导体元件的尺寸不断缩小，存储器单元的尺寸也相应减少。因此，这些存储器单元的栅极控制能力成为存储器元件中的一个严重问题。

3、上文的“先前技术”说明仅提供背景技术，并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的任一部分。

技术实现思路

1、本公开的一实施例提供一种半导体元件。该半导体元件包括一半导体基底，具有多个长主动区；一第一栅极电极，设置在该半导体基底上方的一介电层中并延伸到该基底中；以及一第一源极/漏极区和一第二源极/漏极区，设置在该长主动区中，并且位在该第一栅极电极的相对两侧处。该等长主动区沿一第一方向延伸并且彼此平行。该第一栅极电极具有延伸穿过该长主动区的一第一部分以及延伸到该第一源极/漏极区中的一第二部分。

2、本公开的另一实施例提供一种半导体元件。该半导体元件包括一半导体基底；多个长主动区，设置在该半导体基底中；一第一栅极结构，设置在该半导体基底上方的一介电层中并延伸到该半导体基底中；以及一第一源极/漏极区和一第二源极/漏极区，设置在该长主动区中，并且位在该第一栅极结构的相对两侧处。该等长主动区沿一第一方向延伸并且彼此平行。该第一栅极结构包括一第一字元线绝缘层、一第一字元线阻障层、一第一字元线导电层以及一第一字元线罩盖层。该第一字元线导电层具有延伸穿过该长主动区的一第一部分以及延伸到该第一源极/漏极区中的一第二部分。

3、本公开的另一实施例提供一种半导体元件的制备方法。该制备方法包括形成一隔离结构在一半导体基底中以界定一长主动区；形成一掺杂区在该长主动区中；形成一介电层在该半导体基底上方；蚀刻该介电层以及该半导体基底以形成一第一沟槽以及一第二沟槽；以及形成一第一栅极电极在该第一沟槽中以及形成一第二栅极电极在该第二沟槽中。该第一沟槽具有延伸穿过掺杂区的第一部分和延伸远离第一部分的第二部分，并且第二沟槽具有延伸穿过该掺杂区的一第三部分以及延伸远离该第三部分的一第四部分。该第一沟槽的该第一部分与该第二沟槽的该第三部分贯穿该掺杂区而形成一第一源极/漏极区、一第二源极/漏极区以及一第三源极/漏极区，且该第二源极/漏极区位在该第一沟槽与该第二沟槽之间。该第一沟槽的该第二部分延伸到第一源极/漏极区中，该第二沟槽的该第四部分延伸到该第三源极/漏极区中。该第一沟槽的该第二部分暴露该第一源极/漏极区的三个侧边，该第二沟槽的该第四部分暴露该第三源极/漏极区的三个侧边。

4、本公开的另一实施例提供一种半导体元件的制备方法。该制备方法包括提供一基底；形成一字元线沟槽在该基底上方的一介电层中并且进入该基底中；共形地形成一绝缘层在该字元线沟槽中，并共形地形成一阻障层在该绝缘层上；共形地形成一成核层(nucleationlayer)在该第一阻障层上；对该成核层执行一后处理，其中，该后处理包括含有乙硼烷和一含钨前驱物的一还原剂；形成一块体层(bulk layer)在该成核层上；以及执行一平坦化制程以将该绝缘层、该阻障层以及该导电层分别转变成一第一字元线绝缘层、一第一字元线阻障层、一第一字元线导电层、一第二字元线绝缘层、一第二字元线阻障层以及一第二字元线导电层。该成核层以及该块体层构成一导电层。该成核层以及该块体层包括钨。

5、上文已相当广泛地概述本公开的技术特征及优点，使下文的本公开详细描述得以获得较佳了解。构成本公开的权利要求标的的其它技术特征及优点将描述于下文。本公开所属技术领域中具有通常知识者应了解，可相当容易地利用下文揭示的概念与特定实施例可作为修改或设计其它结构或制程而实现与本公开相同的目的。本公开所属技术领域中具有通常知识者亦应了解，这类等效建构无法脱离后附的权利要求所界定的本公开的精神和范围。

1.一种半导体元件，包括：

2.如权利要求1所述的半导体元件，其中该长主动区在一测试元件组中实现。

3.如权利要求1所述的半导体元件，还包括多个虚拟主动区，位在该多个长主动区之间。

4.如权利要求3所述的半导体元件，其中位在两个相邻长主动区之间的该虚拟主动区在该第一方向上连续排列且彼此分离。

5.如权利要求3所述的半导体元件，其中位在不同对的该多个长主动区中的该多个虚拟主动区为交替排列。

6.如权利要求5所述的半导体元件，其中位在不同对的该多个长主动区中的该多个虚拟主动区为沿一第二方向排列，其中该第二方向是该第一方向相对于一参考方向的一镜像方向。

7.如权利要求1所述的半导体元件，其中该第一栅极电极的该第二部分位在该长主动区内。

8.如权利要求7所述的半导体元件，其中该第一栅极电极的该第一部分和该第二部分形成一直角。

9.如权利要求1所述的半导体元件，还包括：

10.如权利要求9所述的半导体元件，其中该第二源极/漏极区位在该第一栅极电极与该第二栅极电极之间，并且该第一栅极电极的该第二部分和该第二栅极电极的该第四部分彼此平行延伸。

11.一种半导体元件，包括：

12.如权利要求11所述的半导体元件，其中该第一字元线阻障层设置在该第一字元线绝缘层与该第一字元线导电层之间。

13.如权利要求11所述的半导体元件，其中该第一字元线导电层包括一成核部以及被该成核部包围的一块体部。

14.如权利要求13所述的半导体元件，其中该成核部以及该块体部包括钨。

15.如权利要求11所述的半导体元件，其中该第一字元线导电层的该第二部分位在长主动区内。

16.如权利要求15所述的半导体元件，其中该第一字元线导电层的该第一部分与该第二部分形成一直角。

17.如权利要求11所述的半导体元件，还包括：

18.如权利要求17所述的半导体元件，其中该第二字元线导电层包括一成核部以及被该成核部包围的一块体部。

19.如权利要求17所述的半导体元件，其中该第二字元线导电层包括延伸穿过该长主动区的一第三部分以及延伸到该第三源极/漏极区的一第四部分。

20.如权利要求18所述的半导体元件，其中该成核部以及该块体部包括钨。