[发明专利]晶体管结构、存储单元阵列及其制备方法

权利要求书

1.一种晶体管结构的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)提供一具有有源区的半导体衬底，并于所述有源区内形成沟槽结构；

2)于所述沟槽结构的底部及侧壁形成介质层；

3)于所述介质层的底部及局部侧壁形成字线表面层，并于所述字线表面层表面形成字线实体层，所述字线实体层包括结合于所述字线表面层表面的填充部及位于所述填充部顶上的凸起部，其中，所述字线表面层的顶端低于所述半导体衬底的上表面，所述凸起部的顶端高于所述字线表面层的顶端且低于所述半导体衬底的上表面，且所述凸起部的外侧壁与所述介质层之间形成侧沟；以及

4)于所述沟槽结构内形成填孔绝缘层，所述填孔绝缘层的底部覆盖所述字线实体层的顶端以及所述侧沟的顶端，以将所述侧沟封闭形成空气腔。

2.根据权利要求1所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述字线表面层的厚度介于0.8～5纳米，用以限定所述空气腔的宽度。

3.根据权利要求2所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述沟槽结构的开口的尺寸介于10～50纳米；步骤2)中，所述介质层的厚度介于1～9纳米；步骤4)中，所述空气腔的高度介于1～40纳米。

4.根据权利要求1所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤1)中，形成所述沟槽结构的步骤包括：

1-1)于所述半导体衬底表面形成一层具有窗口的掩膜层，其中，所述窗口与所述沟槽结构上下对应；以及

1-2)基于所述窗口对所述半导体衬底进行刻蚀，以形成所述沟槽结构。

5.根据权利要求1所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤2)中，采用原位水汽(ISSG)工艺形成所述介质层。

6.根据权利要求1所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤3)中，还包括步骤：于所述字线表面层与所述字线实体层之间形成一层粘附层。

7.根据权利要求1所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤3)中，形成所述字线表面层及所述字线实体层的步骤包括：

3-1)于所述沟槽结构的底部、侧壁以及所述沟槽结构周围的所述半导体衬底表面形成一层第一导电材料层；

3-2)于所述第一导电材料层表面形成一层第二导电材料层，所述第二导电材料层填充满所述沟槽结构并延伸覆盖所述半导体衬底表面上的所述第一导电材料层；

3-3)对所述第一导电材料层及所述第二导电材料层进行刻蚀，以分别形成第一导电材料部及第二导电材料部，所述第一导电材料部的顶端至所述半导体衬底的上表面及所述第二导电材料部的顶端至所述半导体衬底的上表面皆具有第一间距；以及

3-4)通过湿法刻蚀工艺对所述第一导电材料层及所述第二导电材料层继续进行刻蚀，以分別形成所述字线表面层及所述字线实体层，所述字线表面层的顶端至所述半导体衬底的上表面具有第二间距，所述字线实体层的顶端至所述半导体衬底的上表面具有第三间距，所述第二间距大于所述第三间距，以界定所述凸出部的高度。

8.根据权利要求7所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，所述第一间距介于30～70纳米；所述第二间距与所述第三间距的差值介于1～40纳米。

9.根据权利要求7所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤3-4)中，进行所述湿法刻蚀的试剂包括氨水(NH4OH)、双氧水(H2O2)以及水组成的混合液，其中，所述混合液中氨水、双氧水以及水的比例依序在1比0.01～2比5～150。

10.根据权利要求7所述的晶体管结构的制备方法，其特征在于，步骤3-3)中，通过交替刻蚀的工艺对所述第一导电材料层及所述第二导电材料层进行刻蚀，其中，所述交替刻蚀的刻蚀气体包括六氟化硫(SF6)、氯气(Cl2)及氩气(Ar)所构成群组中的任意两种或三种的组合。