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半导体结构的制作方法及半导体结构与流程

2023-02-20 19:23:52 来源:中国专利 TAG:


1.本公开涉及半导体技术领域,尤其涉及一种半导体结构的制作方法及半导体结构。


背景技术:

2.随着半导体集成度提高,半导体制造技术的工艺线宽不断缩小,为了保证半导体器件对电容的要求,半导体器件朝着高深宽比方向发展,越来越多的半导体器件具有高深宽沟槽,具有高深宽比沟槽的半导体器件在制程中,受到高深宽比引起的边缘效应的影响,容易填充不满致使沟槽中间出现空隙的情况,影响半导体器件的良率和导电性。


技术实现要素:

3.以下是对本公开详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
4.本公开提供一种半导体结构的制作方法及半导体结构。
5.本公开的第一方面提供一种半导体结构的制作方法,所述制作方法包括:
6.提供初始结构,所述初始结构包括衬底,以及设置在所述衬底上的初始沟槽;
7.形成第一接触部,所述第一接触部覆盖所述初始沟槽的底壁和部分侧壁,所述第一接触部具有第一沟槽,以垂直于所述衬底且垂直于所述第一接触部的延伸方向的平面为纵截面,所述第一沟槽的顶部开口在所述纵截面上的投影尺寸大于所述第一沟槽的底壁在所述纵截面上的投影尺寸;
8.形成第二接触部,所述第二接触部填充所述第一沟槽,以及所述初始沟槽内未被所述第一接触部覆盖的区域,所述第一接触部和所述第二接触部形成接触结构。
9.根据本公开的一些实施例,所述形成第一接触部,包括:
10.形成层叠结构,所述层叠结构覆盖所述初始沟槽的底壁和侧壁;
11.去除所述层叠结构的部分结构,被保留下来的所述层叠结构形成所述第一接触部。
12.根据本公开的一些实施例,所述形成层叠结构包括:
13.沉积第一材料形成第一接触层,所述第一接触层覆盖所述初始沟槽的侧壁和底壁,所述第一接触层具有第二沟槽;
14.沉积第二材料形成辅助层,所述辅助层覆盖所述第二沟槽和所述第一接触层的顶面。
15.根据本公开的一些实施例,所述去除所述层叠结构的部分结构,包括:
16.去除所述层叠结构的部分所述辅助层和部分所述第一接触层,被保留的所述辅助层和所述第一接触层形成中间结构;
17.去除所述中间结构的部分结构,被保留的所述中间结构形成所述第一接触部。
18.根据本公开的一些实施例,所述去除所述层叠结构的部分所述辅助层和部分所述
第一接触层,包括:
19.通过第一工艺刻蚀所述层叠结构,去除部分所述辅助层和部分所述第一接触层,被保留的所述辅助层的顶面高于被保留的所述第一接触层的顶面。
20.根据本公开的一些实施例,所述第一工艺为干法刻蚀工艺,采用所述第一工艺进行刻蚀时,所述第二材料的刻蚀选择比大于所述第一材料的刻蚀选择比。
21.根据本公开的一些实施例,所述去除所述中间结构的部分结构,包括:
22.去除所述中间结构的所述辅助层,以及所述中间结构的部分所述第一接触层,在所述第一接触层中形成所述第一沟槽。
23.根据本公开的一些实施例,所述去除所述中间结构的所述辅助层,以及所述中间结构的部分所述第一接触层,包括:
24.通过第二工艺刻蚀所述中间结构,去除所述中间结构的所述辅助层,以及所述中间结构的部分所述第一接触层。
25.根据本公开的一些实施例,所述第二工艺为湿法刻蚀工艺,采用第二工艺进行刻蚀时,所述第二材料的刻蚀选择比大于所述第一材料的刻蚀选择比。
26.根据本公开的一些实施例,所述形成第二接触部包括:
27.沉积第三材料,所述第三材料填充所述第一沟槽以及所述初始沟槽内未被所述第一接触部覆盖的区域,形成所述第二接触部。
28.本公开的第二方面提供一种半导体结构,所述半导体结构包括:
29.衬底;
30.初始沟槽,设置在所述衬底上;
31.第一接触部,所述第一接触部覆盖所述初始沟槽的底壁和部分侧壁,所述第一接触部具有第一沟槽,以垂直于所述衬底且垂直于所述第一接触部的延伸方向的平面为纵截面,所述第一沟槽的顶部开口在所述纵截面上的投影尺寸大于所述第一沟槽的底壁在所述纵截面上的投影尺寸;
32.第二接触部,所述第二接触部填充所述第一沟槽以及所述初始沟槽中未被所述第一接触部覆盖的区域。
33.根据本公开的一些实施例,所述第一沟槽在所述纵截面上的投影为等腰梯形,所述等腰梯形的上底大于下底。
34.根据本公开的一些实施例,所述第二接触部的底部具有凸部,所述凸部覆盖所述第一沟槽。
35.根据本公开的一些实施例,所述凸部在所述纵截面上的投影和所述第一沟槽在所述纵截面上的投影为相同的等腰梯形。
36.根据本公开的一些实施例,所述第二接触部覆盖所述初始沟槽周围的顶面。
37.本公开实施例所提供的半导体结构的制作方法及半导体结构中,先在初始沟槽中形成具有第一沟槽的第一接触部,再形成第二接触部,由于第一接触部已经填充部分初始沟槽,减小了第二接触部填充的沟槽的深宽比,形成的第二接触部没有空隙,接触结构的填充效果好,半导体结构的良率高、导电性好。
38.在阅读并理解了附图和详细描述后,可以明白其它方面。
附图说明
39.并入到说明书中并且构成说明书的一部分的附图示出了本公开的实施例,并且与描述一起用于解释本公开实施例的原理。在这些附图中,类似的附图标记用于表示类似的要素。下面描述中的附图是本公开的一些实施例,而不是全部实施例。对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,可以根据这些附图获得其它的附图。
40.图1是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法的流程图;
41.图2是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法的流程图;
42.图3是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中形成层叠结构的流程图;
43.图4是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法的流程图;
44.图5是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法的流程图;
45.图6是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法的流程图;
46.图7是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法的流程图;
47.图8是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中提供的初始结构的示意图;
48.图9是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中形成第一接触层的示意图;
49.图10是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中形成辅助层的示意图;
50.图11是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中形成层叠结构的示意图;
51.图12是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中形成中间结构的示意图;
52.图13是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中形成第一接触部的示意图;
53.图14是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中形成第二接触层的示意图;
54.图15是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中形成第二接触部的示意图;
55.图16是根据一示例性实施例示出的一种半导体结构的制作方法中形成第二接触部的示意图。
56.附图标记:
57.100、初始结构;110、衬底;120、初始沟槽;130、位线结构;
58.200、层叠结构;210、第一接触层;220、辅助层;230、第二沟槽;
59.300、中间结构;
60.400、接触结构;410、第一接触部;420、第一沟槽;430、第二接触部;
61.500、第二接触层。
具体实施方式
62.为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本公开实施例中的附图,对公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本公开一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本公开保护的范围。需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
63.随着集成电路向微缩化方向发展,为了保证半导体器件对电容的要求,相关技术中常采用的方案是增加半导体器件的高度,因此半导体器件的沟槽逐渐向高深宽比方向演化。
64.在半导体结构的制程中,沟槽的填充通常采用化学气相沉积(chemical vapordeposition,cvd)工艺或低压化学气相沉积(low-pressurechemical vapordeposition,lpcvd)工艺填充,填充过程受到高深宽比引起的沟槽边缘效应的影响,可能出现填充不满沟槽导致形成的半导体结构存在空隙的情况。而且,填充高深宽比沟槽形成的空隙通常位于沟槽中部且缝隙狭窄,即使回刻去除部分填充材料暴露出填充形成的空隙,在沟槽中形成v型或u型轮廓,对形成的v型或u型轮廓再次填充,仍然难以填满狭窄的空隙,因此形成的半导体结构很容易存在空隙或者表面填充效果不好的问题,严重影响半导体结构的良率和导电性。
65.本公开示例性的实施例中提供一种半导体结构的制作方法,如图1所示,图1示出了根据本公开一示例性的实施例提供的半导体结构的制作方法的流程图,图8-图16为半导体结构的制作方法的各个阶段的示意图,下面结合图8-图16对半导体结构的制作方法进行介绍。
66.本实施例对半导体结构不作限制,下面将以半导体结构为动态随机存储器(dynamicrandomaccessmemory,dram)为例进行介绍,但本实施例并不以此为限,本实施例中的半导体结构还可以为其它的半导体器件。
67.如图1所示,本公开一示例性的实施例提供的一种半导体结构的制作方法,包括如下的步骤:
68.步骤s110:提供初始结构,初始结构包括衬底,以及设置在衬底上的初始沟槽。
69.如图8所示,初始结构100包括衬底110以及形成在衬底110中的初始沟槽120。其中,衬底110为包括含硅物质的半导体衬底,例如,半导体衬底可以为硅衬底、硅锗衬底或soi(silicononinsulator,绝缘体上硅)衬底。
70.其中,本实施例中的初始沟槽120可以为位线接触孔、电容接触孔、连线孔或其它通孔。
71.步骤s120:形成第一接触部,第一接触部覆盖初始沟槽的底壁和部分侧壁,第一接触部具有第一沟槽,以垂直于衬底且垂直于第一接触部的延伸方向的平面为纵截面,第一沟槽的顶部开口在纵截面上的投影尺寸大于第一沟槽的底壁在纵截面上的投影尺寸。
72.如图13所示,参照图8,可以采用低压化学气相沉积(low-pressure chemicalvapordeposition,lpcvd)工艺沉积形成第一接触部410,第一接触部410包括第一沟槽420,第一沟槽420的顶部开口大于第一沟槽420的底壁。
73.步骤s130:形成第二接触部,第二接触部填充第一沟槽,以及初始沟槽内未被第一
接触部覆盖的区域,第一接触部和第二接触部形成接触结构。
74.如图15、图16所示,参照图13,可以采用化学气相沉积(chemicalvapor deposition,cvd)工艺或低压化学气相沉积(low-pressurechemicalvapor deposition,lpcvd)工艺沉积形成第二接触部430,第二接触部430填充在第一沟槽420和初始沟槽120内未被第一接触部410覆盖的区域中。
75.本实施例中,先在初始沟槽中形成具有第一沟槽的第一接触部,再形成第二接触部,第二接触部填充第一接触部的第一沟槽及初始沟槽内未被第一接触部覆盖的区域,由于第一接触部已经填充部分初始沟槽,减小了第二接触部填充的沟槽的深宽比,使得形成的第二接触部和第一接触部贴合连接,形成的接触结构没有空隙,接触结构的填充效果好,半导体结构的良率高、导电性好。
76.根据一个示例性实施例,本实施例提供的一种半导体结构的制作方法,如图2所示,包括如下的步骤:
77.步骤s210:提供初始结构,初始结构包括衬底,以及设置在衬底上的初始沟槽。
78.步骤s220:形成层叠结构,层叠结构覆盖初始沟槽的底壁和侧壁。
79.步骤s230:去除层叠结构的部分结构,被保留下来的层叠结构形成第一接触部。
80.如图13所示,第一接触部410具有第一沟槽420,以垂直于衬底110且垂直于第一接触部410的延伸方向的平面为纵截面,第一沟槽420的顶部开口在纵截面上的投影尺寸大于第一沟槽420的底壁在纵截面上的投影尺寸。
81.步骤s240:形成第二接触部,第二接触部填充第一沟槽,以及初始沟槽内未被第一接触部覆盖的区域,第一接触部和第二接触部形成接触结构。
82.本实施例的步骤s210和上述实施例步骤s110的实现方式相同,本实施例的步骤s240和上述实施例的步骤s130的实现方式相同,在此,不再赘述。
83.步骤s220中,如图11所示,参照图8,形成的层叠结构200至少包括第一接触层210以及辅助层220,第一接触层210覆盖初始沟槽110的底壁和侧壁,辅助层220至少覆盖第一接触层310,其中,辅助层320可以为单层或多层结构。
84.步骤s230中,如图13所示,参照图11,可以通过干法或湿法刻蚀工艺刻蚀层叠结构200,通过选择刻蚀辅助层220和第一接触层210的刻蚀选择比,刻蚀去除辅助层220以及部分第一接触层210,在被保留的第一接触层210上形成第一沟槽420,被保留的第一接触层210形成具有第一沟槽420的第一接触部410。
85.本实施例中,沉积第一接触层和辅助层形成层叠结构,通过调整刻蚀层叠结构的工艺对辅助层和第一接触层的刻蚀选择比,刻蚀层叠结构去除辅助层以及部分第一接触层,使得形成的第一接触部具有第一沟槽,以使第二接触部能够完全填充第一沟槽以及初始沟槽内未被第一接触部覆盖的区域,填充效果好、形成的接触结构没有空隙。
86.根据一个示例性实施例,本实施例是对上述实施例步骤s220的说明,如图3所示,形成层叠结构包括如下的步骤:
87.步骤s221:沉积第一材料形成第一接触层,第一接触层覆盖初始沟槽的侧壁和底壁,第一接触层具有第二沟槽。
88.如图9所示,参照图8,可以采用低压化学气相沉积(low-pressure chemicalvapordeposition,lpcvd)工艺沉积第一材料,第一材料覆盖初始沟槽120的侧壁、
底壁以及初始结构100的顶面形成第一接触层210,第一接触层210在初始沟槽120中形成第二沟槽230。
89.步骤222:沉积第二材料形成辅助层,辅助层覆盖第二沟槽和第一接触层的顶面。
90.如图10所示,参照图9,可以采用低压化学气相沉积(low-pressure chemicalvapordeposition,lpcvd)工艺沉积第二材料,第二材料填充第二沟槽230并覆盖第一接触层210的顶面形成辅助层220。其中,第二材料为与第一材料不同的一种或两种以上材料。比如,第一材料可以为第一掺杂浓度的多晶硅,第二材料可以为无掺杂多晶硅或第二掺杂浓度的多晶硅,第一掺杂浓度大于第二掺杂浓度。
91.沉积形成辅助层220时,可沉积一种第二材料形成单层结构,或在第二沟槽中依次沉积两种以上的第二材料形成多层结构。如图10所示,在本实施例中,初始沟槽120具有高深宽比,第一接触层210在初始沟槽120中形成的第二沟槽230也具有高深宽比,第二材料填充具有高深宽比的第二沟槽230时受到边缘效应的影响,在辅助层220中形成气隙。
92.如图11所示,参照图10,通过干法或湿法刻蚀工艺刻蚀去除部分辅助层220和第一接触层210,暴露出初始结构100的顶面,被保留的辅助层220和第一接触层210形成层叠结构200,层叠结构200位于初始沟槽120中(参照图8)。
93.本实施例,在初始沟槽中沉积第一材料形成第一接触层,在第一接触层形成的第二沟槽中沉积和第一材料不同的第二材料形成辅助层,以在后续刻蚀层叠结构时,通过调整刻蚀工艺对第一材料和第二层材料的刻蚀选择,实现部分第一接触层和辅助层一起被去除,另一部分第一接触层被保留形成第一接触部,而且刻蚀过程在被保留的第一接触层上形成第一沟槽。
94.根据一个示例性实施例,本实施例提供的一种半导体结构的制作方法,如图4所示,包括如下的步骤:
95.步骤s310:提供初始结构,初始结构包括衬底,以及设置在衬底上的初始沟槽。
96.如图8所示,初始结构100包括衬底110以及形成在衬底110上的初始沟槽120,其中,衬底110为包括含硅物质的半导体衬底,例如,半导体衬底可以为硅衬底、硅锗衬底或soi(silicononinsulator,绝缘体上硅)衬底。
97.步骤s320:沉积第一材料形成第一接触层,第一接触层覆盖初始沟槽的侧壁和底壁,第一接触层具有第二沟槽。
98.如图9所示,参照图8,可以采用低压化学气相沉积(low-pressure chemicalvapordeposition,lpcvd)工艺沉积第一材料,第一材料覆盖初始沟槽120的侧壁和底壁、以及初始结构100的顶面形成第一接触层210,第一接触层210在初始沟槽120中形成第二沟槽230。
99.步骤s330:沉积第二材料形成辅助层,辅助层覆盖第二沟槽和第一接触层的顶面,辅助层和第一接触层形成层叠结构。
100.如图10所示,参照图9,可以采用低压化学气相沉积(low-pressure chemicalvapordeposition,lpcvd)工艺沉积第二材料,第二材料填充第二沟槽230并覆盖第一接触层210的顶面形成辅助层220。其中,第二材料与第一材料不同。
101.如图11所示,参照图10,通过干法或湿法刻蚀工艺刻蚀去除部分辅助层220和第一接触层210,暴露出初始结构100的顶面,被保留的辅助层220和第一接触层210形成层叠结
构200。
102.步骤s340:去除层叠结构的部分辅助层和部分第一接触层,被保留的辅助层和第一接触层形成中间结构。
103.如图12所示,参照图11,通过第一工艺刻蚀层叠结构200,去除部分辅助层220和部分第一接触层210,被保留的辅助层220的顶面高于被保留的第一接触层210的顶面。
104.在本实施例中,第一工艺为干法刻蚀工艺,采用第一工艺进行刻蚀时,第一工艺对第二材料的刻蚀选择比大于第一材料的刻蚀选择比,也即第一工艺刻蚀第二材料的速度大于刻蚀第一材料的速度,第一工艺刻蚀形成的中间结构300中被保留的辅助层220高于被保留的第一接触层210。
105.步骤s350:去除中间结构的部分结构,被保留的中间结构形成第一接触部。
106.第一接触部410具有第一沟槽420,以垂直于衬底110且垂直于第一接触部410的延伸方向的平面为纵截面,第一沟槽420的顶部开口在纵截面上的投影尺寸大于第一沟槽420的底壁在纵截面上的投影尺寸。
107.步骤s360:形成第二接触部,第二接触部填充第一沟槽,以及初始沟槽内未被第一接触部覆盖的区域,第一接触部和第二接触部形成接触结构。
108.可以沉积形成第二接触部430,第二接触部430填充在第一沟槽420和初始沟槽120内未被第一接触部410覆盖的区域中。
109.本实施例中,通过第一工艺刻蚀辅助层和第一接触层,刻蚀去除部分辅助层和部分第一接触层,通过调整第一工艺对第一材料和第二材料的刻蚀选择比,定义形成的中间结构的顶面轮廓,以使后续形成的第一接触部具有第一沟槽。
110.根据一个示例性实施例,本实施例提供的一种半导体结构的制作方法,如图5所示,包括如下的步骤:
111.步骤s410:提供初始结构,初始结构包括衬底,以及设置在衬底上的初始沟槽。
112.步骤s420:沉积第一材料形成第一接触层,第一接触层覆盖初始沟槽的侧壁和底壁,第一接触层具有第二沟槽。
113.步骤s430:沉积第二材料形成辅助层,辅助层覆盖第二沟槽和第一接触层的顶面,辅助层和第一接触层形成层叠结构。
114.步骤s440:去除层叠结构的部分辅助层和部分第一接触层,被保留的辅助层和第一接触层形成中间结构。
115.步骤s450:去除中间结构的辅助层,以及中间结构的部分第一接触层,在第一接触层中形成第一沟槽,被保留的中间结构形成第一接触部。
116.步骤s460:形成第二接触部,第二接触部填充第一沟槽,以及初始沟槽内未被第一接触部覆盖的区域,第一接触部和第二接触部形成接触结构。
117.本实施例的步骤s410-s440和上述实施例步骤s310-s340的实现方式相同,本实施例的步骤s460和上述实施例的步骤s360的实现方式相同,在此,不再赘述。
118.本实施例的步骤s450中,如图13所示,参照图12,通过第二工艺刻蚀中间结构300,去除中间结构300的辅助层210,以及中间结构300中的部分第一接触层210。采用第二工艺进行刻蚀时,第二材料的刻蚀选择比大于第一材料的刻蚀选择比。
119.根据上述实施例可知,参照图12,中间结构300中被保留的辅助层220高于被保留
的第一辅助层220,本实施例中,通过第二工艺刻蚀中间结构300,并使第二工艺对第二材料的刻蚀选择比大于对第一材料的刻蚀选择比,第二工艺基于中间结构300的顶面轮廓刻蚀中间结构300,去除其余辅助层220以及部分第一接触层210,在被保留的第一接触层210上形成第一沟槽420,第一沟槽420在纵截面上的投影为等腰梯形(参照图13),等腰梯形的上底大于下底。其中,第二工艺可以为湿法刻蚀工艺。
120.本实施例,对层叠结构采用第一工艺和第二工艺两次刻蚀,通过采用第一工艺刻蚀层叠结构形成中间结构,通过调整第一工艺对第一材料和第二材料的刻蚀选择比定义形成的中间结构的顶面轮廓,第二工艺基于中间结构的顶面轮廓刻蚀中间结构,通过调整第二工艺对第一材料和第二材料的刻蚀选择比,以使形成的第一接触部具有第一沟槽,且第一沟槽的顶部开口大于底壁,以便于后续沉积形成的第二接触部填充第一沟槽和初始沟槽未被第一接触部填充的其它区域不会出现填充不足、导致形成的半导体结构中存在空隙的问题。
121.根据一个示例性实施例,本实施例提供的一种半导体结构的制作方法,如图6所示,包括如下的步骤:
122.步骤s510:提供初始结构,初始结构包括衬底,以及设置在衬底上的初始沟槽。
123.步骤s520:形成第一接触部,第一接触部覆盖初始沟槽的底壁和部分侧壁,第一接触部具有第一沟槽,以垂直于衬底且垂直于第一接触部的延伸方向的平面为纵截面,第一沟槽的顶部开口在纵截面上的投影尺寸大于第一沟槽的底壁在纵截面上的投影尺寸。
124.步骤s530:沉积第三材料,第三材料填充第一沟槽以及初始沟槽内未被第一接触部覆盖的区域,形成第二接触部,第一接触部和第二接触部形成接触结构。
125.本实施例的步骤s510-s530和上述实施例步骤s110-s130的实现方式相同,在此,不再赘述。
126.如图14所示,参照图13,本实施例中可以采用化学气相沉积(chemical vapordeposition,cvd)工艺或低压化学气相沉积(low-pressurechemical vapordeposition,lpcvd)工艺沉积第三材料形成第二接触层500,第二接触层500填充第一沟槽420、初始沟槽120内未被第一接触部410覆盖的区域以及覆盖初始结构100暴露的顶面,其中,第三材料可以与第一材料相同或不同。比如,第一材料为第一掺杂浓度的多晶硅,第三材料可以为第一掺杂浓度的多晶硅或第三掺杂浓度的多晶硅。
127.然后,如图15、图16所示,可以采用干法或湿法刻蚀工艺去除部分第二接触层500,暴露出部分初始结构100的顶面,被保留的第二接触层500形成第二接触部420,第二接触部420填充第一沟槽420、初始沟槽120内未被第一接触部410覆盖的区域。在本实施例中,如图16所示,第二接触部420还覆盖初始沟槽120(参照图8)周围的顶面。
128.本实施例形成的半导体结构,第二接触部填充第一沟槽,第二接触部和第一接触部贴合连接,且第二接触部中不存在填充不足形成的空隙,本实施例形成的半导体结构,接触结构的填充初始沟槽的效果好,半导体结构的良率高、导电性好。
129.根据一个示例性实施例,本实施例提供的一种半导体结构的制作方法,以在半导体结构的电容沟槽中形成电容接触结构为例,对本实施例进行说明,本实施例中,半导体结构的制作方法,如图7所示,包括如下的步骤:
130.步骤s610:提供初始结构,初始结构包括衬底、间隔设置在衬底上的位线结构,位
线结构和暴露出的衬底顶面形成初始沟槽。
131.如图8所示,初始结构100包括衬底110、间隔设置在衬底110上的位线结构130,位线结构130和暴露出的衬底110顶面形成初始沟槽120,其中,本实施例的初始沟槽120为用于形成电容接触结构的电容接触槽。
132.步骤s620:沉积第一材料形成第一接触层,第一接触层覆盖初始沟槽的侧壁和底壁以及位线结构的顶面,第一接触层具有第二沟槽。
133.如图9所示,参照图8,本实施例中,第一材料为掺杂有硼离子、砷离子、硼离子的掺杂多晶硅。将半导体结构置于反应腔室,向反应腔室内提供硅源气体、乙硼烷(b2h4)、磷化氢(ph3)、砷化氢(ash3),采用低压化学气相沉积工艺沉积掺杂多晶硅,掺杂多晶硅覆盖初始沟槽120的侧壁和底壁以及位线结构130的顶面,形成第一接触层210,第一接触层210具有第二沟槽230。
134.其中,作为第一材料的掺杂多晶硅为掺杂浓度为2.0e 1~ 23/cm3。
135.步骤s630:沉积第二材料形成辅助层,辅助层覆盖第二沟槽和第一接触层的顶面。
136.如图10所示,参照图9,第二材料为无掺杂的多晶硅或低掺杂浓度的多晶硅(低于第一材料的掺杂浓度),本实施例中,采用低压化学气相沉积工艺沉积无掺杂的多晶硅形成辅助层220,辅助层220覆盖第二沟槽230和第一接触层210的顶面。
137.步骤s640:去除覆盖在位线结构顶面的辅助层和第一接触层,暴露出位线结构的顶面,被保留的辅助层和第一接触层形成层叠结构。
138.如图11所示,参照图10,以四氟化碳(cf4)作为刻蚀气体,采用干法或湿法刻蚀工艺去除覆盖在位线结构130顶面的辅助层220和第一接触层210,暴露出位线结构130的顶面,被保留的辅助层210和第一接触层220形成层叠结构200。
139.步骤s650:采用第一工艺刻蚀去除层叠结构的部分辅助层和部分第一接触层,被保留的辅助层和第一接触层形成中间结构。
140.如图12所示,参照图11,第一工艺为干法刻蚀工艺,第一工艺对第二材料的刻蚀选择比大于对第一材料的刻蚀选择比,以氯气(cl2)和溴气(br)的混合气体作为刻蚀气体,采用第一工艺干法刻蚀层叠结构200,去除部分辅助层220和部分第一接触层220,暴露出初始沟槽120的部分侧壁后停止刻蚀,被保留的辅助层220和第一接触层210形成中间结构300,被保留的辅助层220高于被保留的第一接触层210。
141.步骤s660:采用第二工艺去除中间结构的辅助层以及中间结构的部分第一接触层,在第一接触层中形成第一沟槽,被保留的中间结构形成第一接触部。
142.如图13所示,参照图12,第二工艺为湿法刻蚀工艺,第二工艺对第二材料的刻蚀选择比大于对第一材料的刻蚀选择比。在本实施例中,向步骤s640中形成中间结构300暴露出的初始沟槽120中注入氢氟酸(dhf),氢氟酸去除未被掺杂的多晶硅的速度大于去除掺杂多晶硅的速度,辅助层220被氢氟酸完全去除后停止刻蚀,部分第一接触层210和辅助层220一起被去除在被保留的第一接触层210中形成第一沟槽420,形成具有第一沟槽420的第一接触部410。
143.步骤s670:沉积第三材料,第三材料填充第一沟槽以及初始沟槽内未被第一接触部覆盖的区域,形成第二接触部,第一接触部和第二接触部形成接触结构。
144.如图14所示,参照图13,第三材料为掺杂有硼离子、砷离子、硼离子的掺杂多晶硅,
采用低压化学气相沉积工艺沉积第三材料,第三材料填充第一沟槽420、初始沟槽120内未被第一接触部410覆盖的区域以及覆盖初始结构100暴露的顶面,形成第二接触层500。
145.如图15、图16所示,可以采用干法或湿法刻蚀工艺去除部分第二接触层500,暴露出部分初始结构100的顶面,被保留的第二接触层500形成第二接触部420,第二接触部420填充第一沟槽420、初始沟槽120内未被第一接触部410覆盖的区域。第一接触部410和第二接触部430形成接触结构400,即接触结构400形成于电容接触沟槽中的电容接触结构。
146.本实施例形成的接触结构中没有空隙,具有高良率和良好的导电性。
147.本公开一示例性的实施例提供的半导体结构,如图15、图16所示,参照图8,半导体结构包括:衬底110、设置在衬底110上的初始沟槽120、第一接触部410以及第二接触部430。第一接触部410覆盖初始沟槽120的底壁和部分侧壁,第一接触部410具有第一沟槽420,以垂直于衬底110且垂直于第一接触部410的延伸方向的平面为纵截面,第一沟槽420的顶部开口在纵截面上的投影尺寸大于第一沟槽420的底壁在纵截面上的投影尺寸,第二接触部430填充第一沟槽420以及初始沟槽120中未被第一接触部410覆盖的区域。
148.本实施例的半导体结构,第二接触部430填充第一接触部410的第一沟槽420和未被以及初始沟槽120内未被第一接触部410覆盖的区域,由于第一接触部410已经填充部分初始沟槽120,减小了第二接触部430填充的沟槽的深宽比,使形成的接触结构400没有空隙,接触结构400的填充效果好,半导体结构的良率高、导电性好。
149.根据一个示例性实施例,本实施例的半导体结构的大部分内容和上述实施例相同,本实施例与上述实施例之间的区别之处在于,如图13所示,第一沟槽420在纵截面上的投影为等腰梯形,等腰梯形的上底大于下底。
150.如图15、图16所示,第二接触部430的底部具有凸部431,凸部431覆盖第一沟槽420。凸部431在纵截面上的投影和第一沟槽420在纵截面上的投影为相同的等腰梯形。
151.如图16所示,第二接触部430还覆盖初始沟槽120周围的顶面。
152.本实施例的半导体结构,第二接触部430的底面和第一接触部410的顶面贴合连接,第二接触部430的凸部431填充第一沟槽420,第二接触部430的其余部分填充初始沟槽120内未被第一接触部410覆盖的区域,形成的接触结构400没有空隙,接触结构400的填充效果好。
153.本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
154.在本说明书的描述中,参考术语“实施例”、“示例性的实施例”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施方式或示例中。
155.在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
156.在本公开的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本公开和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本公开的限制。
157.可以理解的是,本公开所使用的术语“第一”、“第二”等可在本公开中用于描述各种结构,但这些结构不受这些术语的限制。这些术语仅用于将第一个结构与另一个结构区分。
158.在一个或多个附图中,相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见,附图中的多个部分没有按比例绘制。此外,可能未示出某些公知的部分。为了简明起见,可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的结构。在下文中描述了本公开的许多特定的细节,例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术,以便更清楚地理解本公开。但正如本领域技术人员能够理解的那样,可以不按照这些特定的细节来实现本公开。
159.最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本公开的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本公开进行了详细的说明,本领域技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的范围。
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