半导体结构及制备方法与流程

本公开实施例涉及半导体领域，特别涉及一种半导体结构及制备方法。

背景技术：

1、动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)是计算机中常用的半导体存储器件，由许多重复的存储单元组成。每个存储单元通常包括电容器和晶体管。

2、随着动态随机存取存储器的集成密度朝着更高的方向发展，在对动态随机存取存储器阵列结构中晶体管的排布方式以及如何缩小动态随机存取存储器阵列结构中单个功能器件的尺寸进行研究的同时，也需要考虑小尺寸的功能器件对半导体结构整体电学性能的影响。

3、利用垂直的全环绕栅极(gaa，gate-all-around)晶体管结构作为动态随机存取存储器选择晶体管(access transistor)时，其占据的面积可以达到4f2(f：在给定工艺条件下可获得的最小图案尺寸)，原则上可以实现更高的密度效率，但是对小尺寸的功能器件之间的电位控制以及防漏电性能提出了更高的要求，对半导体结构整体的电学性能也提出了更高的要求。

技术实现思路

1、本公开实施例提供一种半导体结构及制备方法，至少有利于提高字线的电学性能。

2、根据本公开一些实施例，本公开实施例一方面提供一种半导体结构，包括：基底，所述基底上具有沿第一方向延伸的位线；有源柱，所述有源柱沿垂直于所述基底表面的方向延伸，所述有源柱靠近所述基底的一端与所述位线的顶面电接触；多个沿第二方向间隔排布的第一字线，所述有源柱位于相邻的所述第一字线之间；至少一个第二字线，每一所述第二字线环绕所述有源柱，沿所述第二方向，所述第二字线相对的侧面分别与相邻的所述第一字线的侧面相接触；其中，所述第一字线的材料的电阻值小于所述第二字线的材料的电阻值。

3、在一些实施例中，沿所述第一方向，所述第一字线与所述第二字线接触面的宽度小于所述第二字线外侧面的最大宽度。

4、在一些实施例中，所述第一字线的材料包括金属或者金属化合物。

5、在一些实施例中，所述第一字线的材料包括铜或者钨的至少一者。

6、在一些实施例中，沿所述第一方向上，所述第一字线位于所述第二字线的至少一侧侧面，且所述第一字线与相邻的所述第一字线电接触。

7、在一些实施例中，所述第二字线为功函数金属层。

8、在一些实施例中，所述第二字线为金属阻挡层，沿垂直于所述基底表面的方向，所述第二字线的厚度大于或等于所述第一字线的厚度。

9、在一些实施例中，沿垂直于所述基底的表面的方向，所述第一字线的顶面低于或者齐平于所述第二字线的顶面。

10、在一些实施例中，所述第一字线的底面高于或者齐平于所述第二字线的底面。

11、在一些实施例中，沿所述第二字线指向所述有源柱的轴线的方向，所述第二字线的厚度范围为30a～80a。

12、在一些实施例中，沿垂直于所述基底表面的方向，位于所述有源柱底部的位线的顶面高于位于所述第二字线底部的位线的顶面。

13、在一些实施例中，还包括：栅介质层，所述栅介质层位于所述第二字线与所述有源柱之间。

14、根据本公开一些实施例，本公开实施例另一方面还提供一种半导体结构的制备方法，包括：提供基底，所述基底上具有沿第一方向延伸的位线；形成有源柱，所述有源柱沿垂直于所述基底表面的方向延伸，所述有源柱靠近所述基底的一端与所述位线的顶面电接触；形成多个沿第二方向间隔排布的第一字线，所述有源柱位于相邻的所述第一字线之间；至少形成一个第二字线，每一所述第二字线环绕所述有源柱，沿所述第二方向，所述第二字线相对的侧面分别与相邻的所述第一字线的侧面相接触；其中，所述第一字线的材料的电阻值小于所述第二字线的材料的电阻值。

15、在一些实施例中，多个所述有源柱沿所述第二方向间隔排布；形成所述第二字线的工艺步骤包括：在所述有源柱外侧面形成导电层，所述导电层的顶面不高于所述有源柱的顶面；刻蚀位于所述有源柱之间的导电层以使相邻的导电层之间不电连接，剩余的所述导电层作为所述第二字线。

16、在一些实施例中，形成所述第一字线的工艺步骤包括：形成第一介质层，所述第一介质层位于相邻的所述第二字线之间；沿所述第二方向，去除位于相邻的所述有源柱之间的第一介质层以形成通孔，所述通孔的侧面暴露出所述第二字线以及所述第一介质层的侧面；形成金属层，所述金属层位于所述通孔内，所述金属层作为所述第一字线。

17、本公开实施例提供的技术方案至少具有以下优点：

18、本公开实施例提供的技术方案中，第一字线的材料的电阻值小于第二字线的材料的电阻值；第二字线环绕有源柱，则可以设置第二字线服务于有源柱的材料特性，而不考虑字线整体的性能需求，例如设置第二字线的费米能级介于有源柱的材料的能隙中间，第二字线与有源柱之间的兼容性较好，更利于通过字线控制有源柱的沟道区，沟道区的阈值电压以及导通电流较小，晶体管的开关速度越快。第一字线的电阻率较低，则整体字线的电阻会降低，电路的互连延迟时间较小，从而提高集成电路的运行速度；整体的电阻的减小还会促使电流的密度减少，有效避免电迁移和应力迁移，有利于提高字线的电学性能。

技术特征：

1.一种半导体结构，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一字线与所述第二字线接触面的宽度小于所述第二字线外侧面的最大宽度。

3.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第一字线的材料包括金属或者金属化合物。

4.根据权利要求1或3所述的半导体结构，其特征在于，所述第一字线的材料包括铜或者钨的至少一者。

5.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿所述第一方向，所述第一字线位于所述第二字线的至少一侧侧面，且所述第一字线与相邻的所述第一字线电接触。

6.根据权利要求5所述的半导体结构，其特征在于，所述第二字线为功函数金属层。

7.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述第二字线为金属阻挡层，沿垂直于所述基底表面的方向，所述第二字线的厚度大于或等于所述第一字线的厚度。

8.根据权利要求7所述的半导体结构，其特征在于，沿垂直于所述基底的表面的方向，所述第一字线的顶面低于或者齐平于所述第二字线的顶面。

9.根据权利要求7或8所述的半导体结构，其特征在于，所述第一字线的底面高于或者齐平于所述第二字线的底面。

10.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿所述第二字线指向所述有源柱的轴线的方向，所述第二字线的厚度范围为30a～80a。

11.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，沿垂直于所述基底表面的方向，位于所述有源柱底部的位线的顶面高于位于所述第二字线底部的位线的顶面。

12.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，还包括：栅介质层，所述栅介质层位于所述第二字线与所述有源柱之间。

13.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：

14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，形成多个所述有源柱，多个所述有源柱沿所述第二方向间隔排布；形成所述第二字线的工艺步骤包括：

15.根据权利要求14所述的制备方法，其特征在于，形成所述第一字线的工艺步骤包括：

技术总结本公开实施例涉及半导体领域，提供一种半导体结构及制备方法，半导体结构包括：基底，所述基底上具有沿第一方向延伸的位线；有源柱，所述有源柱沿垂直于所述基底表面的方向延伸，所述有源柱靠近所述基底的一端与所述位线的顶面电接触；多个沿第二方向间隔排布的第一字线，所述有源柱位于相邻的所述第一字线之间；至少一个第二字线，每一所述第二字线环绕所述有源柱，沿所述第二方向，所述第二字线相对的侧面分别与相邻的所述第一字线的侧面相接触；其中，所述第一字线的材料的电阻值小于所述第二字线的材料的电阻值。本公开实施例提供的半导体结构及制备方法至少可以提高字线的电学性能。技术研发人员：林超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：2024/7/15