[发明专利]一种动态随机存储器的阵列结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体存储器结构及其制备方法，特别涉及一种动态随机存储器的阵列结构及其制备方法，属于微电子技术领域。

背景技术

随机存储器(Random Access Memory：RAM)是以相同速度高速地、随机地写入和读出数据(写入速度和读出速度可以不同)的一种半导体存储器。RAM的优点是存取速度快、读写方便，缺点是数据不能长久保持，断电后自行消失，因此主要用于计算机主存储器等要求快速存储的系统。按工作方式不同，随机存储器可分为静态随机存储器(Static Random Access Memory：SRAM)和动态随机存储器(DynamicRandom Access Memory：DRAM)两类。

动态随机存储器的存储单元通常由一个由金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)构成的阵列器件和一个与之相连的电容组成，其工作原理是利用场效应晶体管对电容进行充电和放电，以电容上存储电荷的多少，即电容端电压的高低来表示“1”和“0”。动态随机存储器具有集成度较高、功耗较低、存取速度快和应用范围广等优点，但是缺点也很明显，因为保存在DRAM存储单元中的信息随着电容的漏电而会逐渐消失，为了保持DRAM存储单元中的信息，必须每隔2～4毫秒的时间间隔对存储单元的信息重写一次(刷新)，如果存储单元没有被刷新，存储的信息就会丢失(关机就会丢失数据)。

随着DRAM技术和产品的持续缩微化和高速化的发展，动态随机存储器的存储单元也逐步缩微化，相应的技术挑战也越来越大。对DRAM的阵列器件来说，在尺寸和面积缩小的同时，还需要有大的开态电流以及小的泄漏电流。一般的平面器件结构已经不能适应其要求，三维器件如RCAT(recessed channel array transistor)已经逐渐应用到先进的DRAM技术和产品中。但是随着DRAM技术进入到30纳米节点以下，为了继续满足高速化、高信息保持特性等要求，有必要用新的阵列器件结构来取代RCAT及其相关的改进型器件结构。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新的动态随机存储器的阵列结构及其制备方法，该动态随机存储器的阵列结构可以满足传统动态随机存储器需要有大的开态电流以及小的泄漏电流的要求，还可以满足传统动态随机存储器高速化、高信息保持特性等要求

本发明提出的动态随机存储器的阵列结构，利用竖直MOS场效应晶体管作为动态随机存储器的阵列器件，并用金属硅化物埋层作为连接连续多个竖直MOS场效应晶体管阵列器件的埋层位线。所述的竖直MOS场效应晶体管阵列器件含有埋层金属双栅结构。所述的埋层金属双栅结构用作所述动态随机存储器的阵列结构的埋层字线。所述的金属硅化物埋层在水平方向上是连续不间断的埋层，并且置于半导体衬底的内部。所述的半导体衬底为单晶硅、多晶硅或者绝缘体上的硅(SOI)。所述的金属硅化物是硅化钛、硅化钴、硅化镍、硅化铂或者是它们之中几种的混合物。

进一步地，本发明还提出了一种动态随机存储器的阵列结构的制备方法，该方法包括下列步骤：

提供一个具有第一种掺杂类型的半导体衬底；

形成器件的浅槽隔离结构；

进行离子注入，形成第二种掺杂类型的区域；

形成第一层绝缘介质；

对第一层绝缘介质和衬底进行刻蚀形成开口结构；

形成一层刻蚀阻挡层；

对刻蚀阻挡层进行各向异性刻蚀以露出用于形成金属硅化物的硅区；

进行离子注入，形成第三种掺杂类型的区域；

淀积第一层金属并退火，使之与所述硅区中的硅形成金属硅化物；

去除残留的金属；

形成第二层绝缘介质；

对第二层绝缘介质和剩余的刻蚀阻挡层进行干法刻蚀，从而只在所述开口的底部剩余一部分所述的第二层绝缘介质和刻蚀阻挡层；

形成栅绝缘层；

淀积第二层金属，并对第二层金属进行各向异性干法刻蚀形成金属栅电极；

淀积形成第三层绝缘介质，并对衬底表面进行平整化处理；

去除剩余的第一层绝缘介质露出第二种掺杂类型的区域；

在第二种掺杂类型的区域上连接电容。

优选地，所述的半导体衬底为单晶硅、多晶硅或者绝缘体上硅(SOI)。所述的第一层绝缘介质和第二层绝缘介质为淀积形成的SiO₂、Si₃N₄或者由它们和多晶硅层组成的多层结构。所述的刻蚀阻挡层由SiO₂、Si₃N₄或者它们之间相混合的绝缘材料构成。