半導體器件的制造方法、半導體器件以及存儲器系統與流程

本申請涉及半導體，更具體地，涉及一種半導體器件的制造方法、半導體器件以及存儲器系統。

背景技術：

1、動態隨機存取存儲器(dynamic?random?access?memory,dram)是電子系統中重要的存儲部件之一。dram通常采用一個電容和一個晶體管構成一個存儲單元，并排列成二維陣列形式。為了進一步縮小晶體管陣列的尺寸，晶體管陣列可包括垂直柵極晶體管陣列(vertical?gate?transistor，vgt)。在這種結構下，晶體管溝道的延伸方向垂直于襯底表面，并且在溝道延伸方向的兩端分別形成源極和漏極，在溝道的至少一側依次形成柵極絕緣層和柵極。隨著半導體技術的飛速發展，如何優化dram的制造工藝、降低工藝難度和工藝成本是行業內的重要研究方向之一。

技術實現思路

1、本申請提供了一種可至少部分解決相關技術中存在的上述問題或本領域其他問題的半導體器件的制造方法、半導體器件及存儲器系統。

2、本申請一些實施方式提供了一種半導體器件的制造方法。該制造方法包括：從半導體層的第一側形成沿第一方向延伸的第一溝槽，并在第一溝槽內形成絕緣層；從第一側形成沿第二方向延伸的第二溝槽，第二溝槽的深度小于第一溝槽的深度，其中，第一方向與第二方向相交；在第二溝槽內壁依次形成第一柵極絕緣層和第一柵極導電層；從半導體層的與第一側相背的第二側，去除部分半導體層、部分絕緣層以及部分第一柵極絕緣層，以暴露第一柵極導電層；以及從第二側去除第一柵極導電層的一部分，使第一柵極導電層斷開為分別位于第二溝槽相對側壁的第一柵極。

3、在一些實施方式中，制造方法還包括：從第一側形成沿第二方向延伸的第三溝槽，第三溝槽和第二溝槽在第一方向上交替排列；在第三溝槽內形成第二柵極絕緣層。

4、在一些實施方式中，在第三溝槽內形成第二柵極絕緣層包括：在第三溝槽內壁形成第二柵極絕緣層；以及在第二柵極絕緣層圍設的空間內形成導電層。

5、在一些實施方式中，制造方法還包括：從第二側去除導電層的一部分，使導電層暴露的表面與第一柵極導電層暴露的表面基本平齊。

6、在一些實施方式中，在去除第一柵極導電層的一部分的過程中，在同一道工序中去除導電層的一部分，使導電層暴露的表面與第一柵極導電層暴露的表面基本平齊。

7、在一些實施方式中，導電層的材料包括氮化鈦。

8、在一些實施方式中，制造方法還包括：從第一側去除第一柵極導電層的一部分和導電層的一部分，使第一柵極導電層暴露的表面與導電層暴露的表面基本平齊；以及在第二溝槽和第三溝槽的空間內填充絕緣材料。

9、在一些實施方式中，第一柵極導電層包括柵極阻擋層以及柵極金屬層，以及其中，在第二溝槽內壁依次形成第一柵極絕緣層和第一柵極導電層包括：在第二溝槽內壁依次形成第一柵極絕緣層、柵極阻擋層以及柵極金屬層。

10、在一些實施方式中，柵極阻擋層的材料包括氮化鈦，柵極金屬層的材料包括鎢。

11、在一些實施方式中，從第二側去除第一柵極導電層的一部分，使第一柵極導電層斷開為分別位于第二溝槽相對側壁的第一柵極之后，制造方法還包括：從第二側形成覆蓋半導體層的絕緣結構。

12、本申請另一些實施方式提供了一種半導體器件，半導體器件包括：多個半導體柱，沿第一方向和第二方向陣列排布，并且沿第一方向排列的多個半導體柱的第一端部彼此連接；第一柵極絕緣層，位于半導體柱的第一側壁，并沿第二方向延伸；第一柵極，位于第一柵極絕緣層表面，并沿第二方向延伸；其中，多個第一柵極的靠近第一端部的表面基本平齊，第一方向、第二方向以及第三方向彼此相交，第三方向為每個半導體柱的延伸方向。

13、在一些實施方式中，沿第三方向第一柵極在第一方向上的厚度一致。

14、在一些實施方式中，第一柵極在垂直于第二方向的平面上的截面形狀為矩形。

15、在一些實施方式中，半導體器件還包括：第二柵極絕緣層，位于半導體柱的第二側壁，并沿第二方向延伸，第一側壁和第二側壁為在第一方向上的相對側壁；以及導電層，位于第二柵極絕緣層表面，并沿第二方向延伸。

16、在一些實施方式中，在第一方向上相鄰的半導體柱之間，沿第一方向依次設置為第二柵極絕緣層、導電層以及第二柵極絕緣層。

17、在一些實施方式中，導電層的材料包括氮化鈦。

18、在一些實施方式中，第一柵極包括柵極阻擋層和柵極金屬層，柵極阻擋層位于第一柵極絕緣層表面與柵極金屬層之間。

19、在一些實施方式中，柵極阻擋層的材料包括氮化鈦，柵極金屬層的材料包括鎢。

20、在一些實施方式中，第一柵極在第三方向上的尺寸與導電層在第三方向上的尺寸相同。

21、本申請又一些實施方式提供了一種存儲器系統，存儲器系統包括：至少一個如上文任意實施方式提及的半導體器件；以及存儲控制器，與半導體器件耦接并用于控制半導體器件。

22、根據本申請的至少一個實施方式，本申請提供的半導體器件的制造方法、半導體器件及存儲器系統，通過直接在第二溝槽內壁形成第一柵極絕緣層和第一柵極導電層，并從半導體層的第二側去除部分半導體層、部分第一柵極絕緣層以及第一柵極導電層的一部分，進而將第一柵極導電層斷開為分別位于第二溝槽相對側壁的第一柵極，相比于一些相關技術，可省略從第一側對第二溝槽進行填充和多次回刻的步驟，有利于節省工藝成本、優化工藝窗口。另一方面，從第二側形成位于第二溝槽相對側壁的第一柵極，有利降低工藝難度，提高技術演進的適應性。

23、另外，由于多個第一柵極的靠近第一端部的表面基本平齊，可提高半導體器件中第一柵極的結構一致性，有利于改善由于結構差異對半導體器件性能的影響。

技術特征：

1.一種半導體器件的制造方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的制造方法，其中，所述方法還包括：

3.根據權利要求2所述的制造方法，其中，在所述第三溝槽內形成第二柵極絕緣層包括：

4.根據權利要求3所述的制造方法，其中，所述方法還包括：

5.根據權利要求3所述的制造方法，其中，在去除所述第一柵極導電層的一部分的過程中，在同一道工序中去除所述導電層的一部分，使所述導電層暴露的表面與所述第一柵極導電層暴露的表面基本平齊。

6.根據權利要求5所述的制造方法，其中，所述導電層的材料包括氮化鈦。

7.根據權利要求3所述的制造方法，其中，所述方法還包括：

8.根據權利要求1至7中任一項所述的制造方法，其中，所述第一柵極導電層包括柵極阻擋層以及柵極金屬層，以及

9.根據權利要求8所述的制造方法，其中，所述柵極阻擋層的材料包括氮化鈦，所述柵極金屬層的材料包括鎢。

10.根據權利要求1至7中任一項所述的制造方法，其中，從所述第二側去除所述第一柵極導電層的一部分，使所述第一柵極導電層斷開為分別位于所述第二溝槽相對側壁的第一柵極之后，所述方法還包括：

11.一種半導體器件，其特征在于，包括：

12.根據權利要求11所述的半導體器件，其中，沿所述第三方向所述第一柵極在所述第一方向上的厚度一致。

13.根據權利要求11所述的半導體器件，其中，所述第一柵極在垂直于所述第二方向的平面上的截面形狀為矩形。

14.根據權利要求11所述的半導體器件，其中，還包括：

15.根據權利要求14所述的半導體器件，其中，在所述第一方向上相鄰的半導體柱之間，沿所述第一方向依次設置為所述第二柵極絕緣層、所述導電層以及所述第二柵極絕緣層。

16.根據權利要求14所述的半導體器件，其中，所述導電層的材料包括氮化鈦。

17.根據權利要求11至15任一項所述的半導體器件，其中，所述第一柵極包括柵極阻擋層和柵極金屬層，所述柵極阻擋層位于所述第一柵極絕緣層表面與所述柵極金屬層之間。

18.根據權利要求16所述的半導體器件，其中，所述柵極阻擋層的材料包括氮化鈦，所述柵極金屬層的材料包括鎢。

19.根據權利要求14所述的半導體器件，其中，所述第一柵極在所述第三方向上的尺寸與所述導電層在所述第三方向上的尺寸相同。

20.一種存儲器系統，其特征在于，包括：

技術總結
本申請實施方式提供了一種半導體器件的制造方法、半導體器件及存儲器系統。半導體器件的制造方法包括：從半導體層的第一側形成沿第一方向延伸的第一溝槽，并在第一溝槽內形成絕緣層；從第一側形成沿第二方向延伸的第二溝槽，第二溝槽的深度小于第一溝槽的深度，其中，第一方向與第二方向相交；在第二溝槽內壁依次形成第一柵極絕緣層和第一柵極導電層；從半導體層的與第一側相背的第二側，去除部分半導體層、部分絕緣層以及部分第一柵極絕緣層，以暴露第一柵極導電層；以及從第二側去除第一柵極導電層的一部分，使第一柵極導電層斷開為分別位于第二溝槽相對側壁的第一柵極。

技術研發人員：唐兆云,汪亞,徐文祥,宋冬門,華文宇,劉藩東,張幟
受保護的技術使用者：長江存儲科技有限責任公司
技術研發日：
技術公布日：2024/10/21