半导体结构及其制备方法与流程

本申请涉及集成电路，特别是涉及一种半导体结构及其制备方法。

背景技术：

1、随着现代高端技术的发展，晶体管在现代电子技术领域中占有举足轻重的地位。其中，垂直环形沟道器件结构(channel all around，caa)晶体管中，有源层沟道环绕栅极结构设置，可以有效提高栅极控制能力。

2、现有的caa晶体管结构中，电极与有源层接触会造成有源层的界面损伤，引起载流子迁移率下降，影响晶体管性能。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有技术中的有源层的界面损伤问题提供一种半导体结构及其制备方法。

2、为了实现上述目的，一方面，本发明提供了一种半导体结构，包括：

3、基底，所述基底包括沟槽、第一电极以及第二电极，所述第一电极环绕并包覆所述沟槽的底部，所述第二电极环绕所述沟槽的顶部；

4、栅极结构，位于所述沟槽内；

5、有源层，位于所述沟槽内，且至少位于所述沟槽侧壁与所述栅极结构之间；

6、缓冲层，至少位于所述第一电极和/或所述第二电极与所述有源层之间。

7、在其中一个实施例中，所述缓冲层包括：

8、功函数调节层，位于有源层的至少部分第一表面，所述第一表面包括所述有源层靠近所述第一电极和/或所述第二电极的表面，且所述功函数调节层的功函数位于所述有源层功函数与所述第一电极功函数和/或所述第二电极功函数之间。

9、在其中一个实施例中，所述功函数调节层包括：

10、第一调节层，位于所述第一电极与所述有源层之间；

11、第二调节层，位于所述第二电极与所述有源层之间；

12、所述半导体结构还包括：

13、隔离介质层，位于所述第一电极与所述第二电极之间，且位于所述第一调节层与所述第二调节层之间。

14、在其中一个实施例中，所述功函数调节层包括扩散阻挡层。

15、在其中一个实施例中，所述有源层的材料包括铟镓锌氧化物，所述第一电极和/或所述第二电极的材料包括钨，所述功函数调节层的材料包括石墨烯、镉、钛、铝、银中的任意一种或几种。

16、在其中一个实施例中，所述缓冲层包括：

17、应力调整层，至少位于所述沟槽侧壁，所述应力调整层与所述有源层晶格失配，用于对所述有源层产生应力。

18、在其中一个实施例中，所述应力调整层位于所述沟槽侧壁以及底部。

19、在其中一个实施例中，所述有源层的材料包括铟镓锌氧化物，所述应力调整层的材料包括氮化硅和/或碳化硅。

20、在其中一个实施例中，所述缓冲层包括：

21、功函数调节层，位于所述第一电极和/或所述第二电极与所述有源层之间，所述功函数调节层的功函数位于所述有源层功函数与所述第一电极功函数和/或所述第二电极功函数之间；

22、应力调整层，位于所述第一电极与所述第二电极之间，且环绕于所述有源层表面，所述应力调整层与所述有源层晶格失配，用于对所述有源层产生应力。

23、本发明还提供了一种半导体结构的制备方法，包括：

24、形成包括沟槽、第一电极以及第二电极的基底，且至少于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成缓冲层，所述第一电极环绕并包覆所述沟槽的底部设置，所述第二电极环绕所述沟槽的顶部设置；

25、至少于形成所述缓冲层后的所述沟槽侧壁形成有源层；

26、于形成所述有源层后的所述沟槽内填充栅极结构。

27、在其中一个实施例中，所述至少于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成缓冲层，包括：

28、于所述有源层的至少部分第一表面形成功函数调节层，所述第一表面包括所述有源层靠近所述第一电极和/或所述第二电极的表面，且所述功函数调节层的功函数位于所述有源层功函数与所述第一电极功函数和/或所述第二电极功函数之间。

29、在其中一个实施例中，所述于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成功函数调节层，包括：

30、于所述第一电极表面形成第一调节层，所述第一调节层位于所述第一电极与所述有源层之间；

31、于所述第二电极表面形成第二调节层，所述第二调节层位于所述第二电极与所述有源层之间。

32、在其中一个实施例中，所述形成包括沟槽、第一电极以及第二电极的基底，且至少于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成缓冲层，包括：

33、形成第一电极，所述第一电极内具有第一子槽；

34、于所述第一子槽侧壁以及底部形成第一调节层；

35、于所述第一调节层表面以及所述第一电极表面形成隔离介质材料层；

36、于所述隔离介质材料层表面形成第二电极，所述第二电极内具有第二子槽；

37、于所述第二子槽侧壁以及底部形成第二调节材料层；

38、去除位于所述第二子槽底部的第二调节材料层以及所述隔离介质材料层，以形成第二调节层，并形成所述沟槽。

39、在其中一个实施例中，所述功函数调节层包括扩散阻挡层。

40、在其中一个实施例中，所述至少于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成缓冲层，包括：

41、至少于所述沟槽侧壁形成应力调整层，所述应力调整层与所述有源层晶格失配，用于对所述有源层产生应力。

42、在其中一个实施例中，所述至少于所述沟槽侧壁形成应力调整层，包括：

43、于所述沟槽侧壁以及底部形成所述应力调整层。

44、在其中一个实施例中，所述至少于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成缓冲层，包括：

45、于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成功函数调节层，所述功函数调节层的功函数位于所述有源层功函数与所述第一电极功函数和/或所述第二电极功函数之间；

46、于所述第一电极与所述第二电极之间形成应力调整层，所述应力调整层与所述有源层晶格失配，用于对所述有源层产生应力；

47、至少于形成所述缓冲层后的所述沟槽侧壁形成有源层，包括：

48、于所述应力调整层以及所述功函数调节层表面形成所述有源层。

49、本发明的半导体结构及其制备方法具有如下有益效果：

50、本发明的半导体结构以及制备方法中，通过在第一电极和/或第二电极与有源层之间设置缓冲层，可以缓解电极与有源层直接接触造成有源层界面损伤问题。

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，所述缓冲层包括：

3.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，

4.根据权利要求2所述的半导体结构，其特征在于，所述功函数调节层包括扩散阻挡层。

5.根据权利要求2-4任一项所述的半导体结构，其特征在于，所述有源层的材料包括铟镓锌氧化物，所述第一电极和/或所述第二电极的材料包括钨，所述功函数调节层的材料包括石墨烯、镉、钛、铝、银中的任意一种或几种。

6.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述缓冲层包括：

7.根据权利要求6所述的半导体结构，其特征在于，所述应力调整层位于所述沟槽侧壁以及底部。

8.根据权利要求6或7所述的半导体结构，其特征在于，所述有源层的材料包括铟镓锌氧化物，所述应力调整层的材料包括氮化硅和/或碳化硅。

9.根据权利要求1所述的半导体结构，其特征在于，所述缓冲层包括：

10.一种半导体结构的制备方法，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述至少于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成缓冲层，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，所述于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成功函数调节层，包括：

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，所述形成包括沟槽、第一电极以及第二电极的基底，且至少于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成缓冲层，包括：

14.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，所述功函数调节层包括扩散阻挡层。

15.根据权利要求10所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述至少于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成缓冲层，包括：

16.根据权利要求15所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述至少于所述沟槽侧壁形成应力调整层，包括：

17.根据权利要求10所述的半导体结构的制备方法，其特征在于，所述至少于所述第一电极和/或所述第二电极表面形成缓冲层，包括：

技术总结本发明涉及一种半导体结构及其制备方法，包括基底，所述基底包括沟槽、第一电极以及第二电极，所述第一电极环绕并包覆所述沟槽的底部，所述第二电极环绕所述沟槽的顶部；栅极结构，位于所述沟槽内；有源层，位于所述沟槽内，且至少位于所述沟槽侧壁与所述栅极结构之间；缓冲层，至少位于所述第一电极和/或所述第二电极与所述有源层之间。本发明的半导体结构以及制备方法中，通过在第一电极和/或第二电极与有源层之间设置缓冲层，可以缓解电极与有源层直接接触造成有源层界面损伤问题。技术研发人员：李泽伦,顾婷婷,薛兴坤,李辉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：2024/9/29