[发明专利]晶体管结构、存储单元阵列及其制备方法

说明书

本发明提供一种晶体管结构、存储单元阵列及制备方法，晶体管制备包括：提供具有有源区的半导体衬底，于有源区内形成沟槽结构；于沟槽结构底部及侧壁形成介质层；于介质层底部及局部侧壁形成字线表面层，及包括结合于字线表面层表面的填充部及填充部顶上的凸起部的字线实体层，字线表面层顶端低于半导体衬底上表面，凸起部顶端高于字线表面层顶端且低于半导体衬底上表面，凸起部的外侧壁与介质层之间形成侧沟；填孔绝缘层，覆盖字线实体层的顶端及侧沟的顶端，将侧沟封闭形成空气腔。通过上述方案，本发明通过沉积及湿法刻蚀工艺制备晶体管结构，形成具有绝缘侧沟的晶体管，改变了电容的中间介质层，从而降低了寄生电容，还可以减小晶体管的电阻。

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，特别是涉及一种晶体管结构及其制备方法。

背景技术

动态随机存储器(Dynamic Random Access Memory，简称：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。每一个存储单元主要由一个晶体管与一个由晶体管所操控的电容器所构成，且存储单元会排列成阵列形式，每一个存储单元通过字线与位线彼此电性连接。随着电子产品日益朝向轻、薄、短、小发展，动态随机存取存储器组件的设计也必须符合高集成度、高密度的要求朝小型化发展的趋势发展，为提高动态随机存取存储器的积集度以加快组件的操作速度，以及符合消费者对于小型化电子装置的需求，近年来发展出埋入式栅极字线动态随机存取存储器，以满足上述种种需求。

然而，上述结构中，存储器的晶体管结构中所存在的寄生电容仍然对器件结构造成很大的影响，另外，随着动态随机存储器的阵列不断减小，所述埋入式栅极字线的电阻逐渐增加，影响了器件的最终性能。

因此，如何提供一种晶体管结构、存储单元及其构成的存储单元阵列以及上述结构的制备方法以解决上述问题实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种晶体管结构、存储单元阵列及其制备方法，用于解决现有技术中晶体管中的寄生电容以及晶体管电路电阻的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种晶体管结构的制备方法，包括步骤：

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。

作为本发明的一种优选方案，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。

作为本发明的一种优选方案，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。

作为本发明的一种优选方案，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。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，采用原位水汽(ISSG)工艺形成所述介质层。