晶体管、存储器单元及半导体构造制造技术

本申请涉及晶体管、存储器单元及半导体构造。一些实施例包含具有延伸到半导体基底中的栅极的半导体构造。导电掺杂源极及漏极区域在基底中与栅极邻近。栅极电介质具有：第一区段，其介于源极区域与栅极之间；第二区段，其介于漏极区域与栅极之间；及第三区段，其介于第一区段与第二区段之间。栅极电介质的至少一部分包括铁电材料。在一些实施例中，铁电材料在第一区段、第二区段及第三区段中的每一者内。在一些实施例中，铁电材料在第一区段或第三区段内。在一些实施例中，晶体管具有栅极、源极区域及漏极区域；且具有介于源极区域与漏极区域之间的沟道区域。晶体管具有栅极电介质，其包含介于源极区域与栅极之间的铁电材料。

【技术实现步骤摘要】
晶体管、存储器单元及半导体构造分案申请的相关信息本案是分案申请。该分案的母案是申请日为2013年10月15日、申请号为201380059900.7、专利技术名称为“晶体管、存储器单元及半导体构造”的专利技术专利申请案。
本专利技术涉及晶体管、存储器单元及半导体构造。
技术介绍
存储器为一种类型的集成电路且用于计算机系统中以存储数据。通常，以一或多个阵列的个别存储器单元制造集成存储器。所述存储器单元可为易失性、半易失性或非易失性。非易失性存储器单元可存储数据达延伸时间段且在一些情况中可在缺少电力的情况下存储数据。易失性存储器消散且因此被刷新/重新写入以维持数据存储。所述存储器单元经配置以保持或存储至少两种不同可选状态中的信息。在二进制系统中，所述状态被视为“0”或“1”。在其它系统中，至少一些个别存储器单元可经配置以存储两种以上可选状态的信息。动态随机存取存储器(DRAM)是一种类型的存储器且使用于许多电子系统中。DRAM单元可包括与电荷存储装置(例如，电容器)组合的晶体管。DRAM具有快速读/写的优点；但具有高易失性(通常每秒需要数百次的刷新)及在电力损耗时被擦除的缺点。所以需要开发改进的存储器装置。
技术实现思路
根据本申请的一实施例，一种半导体构造包含：半导体基底，其具有通过上表面延伸进入所述基底的凹陷部，所述基底具有位于所述凹陷部的第一侧上的源极区域和位于所述凹陷部的第二侧上的漏极区域；栅极材料，其安置于所述源极区域和所述漏极区域之间的所述凹陷部内；栅极电介质材料，其安置于所述源极区域和所述栅极材料之间以及所述漏极区域和所述栅极材料之间，所述栅极电介质材料在所述凹陷部内沿着所述源极区域和所述漏极区域与所述半导体基底直接物理接触；以及铁电材料，其沿所述源极区域和所述漏极区域位于所述第一栅极电介质材料和所述栅极材料之间。根据本申请的另一实施例，一种晶体管包含：凹入栅极；源极区域；漏极区域；以及栅极电介质，其位于所述栅极与所述源极区域和所述漏极区域之间，所述栅极电介质包含位于所述源极区域与所述凹入栅极之间的非铁电材料和铁电材料。附图说明图1为说明并入到实例性实施例存储器单元中的实例性实施例晶体管的半导体构造的一部分的示意横截面视图。图2示意地说明在两种不同实例性存储器状态中的图1的存储器单元。图3到7示意地说明并入到实例性实施例存储器单元中的实例性实施例晶体管。图8说明包括图1的实例性实施例晶体管的另一实施例存储器单元。具体实施方式一些实施例包含晶体管，其包括并入到栅极电介质中的铁电材料。在一些实施例中，此类晶体管可并入到存储器单元中。参考图1到8描述实例性实施例。参考图1，实例性实施例存储器单元40经说明为半导体构造10的部分。构造10包含基底12。基底12可包括半导体材料及在一些实施例中可包括单晶硅，本质上由单晶硅组成，或由单晶硅组成。在一些实施例中，基底12可被视为包括半导体衬底。术语“半导体衬底”意指包括半导体材料的任何构造，包含(但不限于)块体半导体材料，例如半导体晶片(单独地或以包括其它材料的组合件形式)及半导体材料层(单独或以包括其它材料的组合件形式)。术语“衬底”是指任何支撑结构，包含(但不限于)上文所描述的半导体衬底。在一些实施例中，基底12可对应于含有与集成电路制造相关联的一或多种材料的半导体衬底。所述材料中的一些可在基底12的所展示区域的下方及/或可与基底12的所展示区域侧向邻近；且可对应于(例如)耐火金属材料、势垒材料、扩散材料、绝缘体材料等等中的一或多者。晶体管栅极14延伸到基底12中。所述晶体管栅极包括栅极材料16。此栅极材料可为任何适当的组合物或所述组合物的组合；及在一些实施例中可包括以下各项中的一或多者，本质上由以下各项中的一或多者组成，或由以下各项中的一或多者组成：各种金属(例如，钨、钛等等)、含有金属的组合物(例如，金属氮化物、金属碳化物、金属硅化物等等)及导电掺杂半导体材料(例如，导电掺杂硅、导电掺杂锗等等)。在一些实例性实施例中，栅极材料16可包括以下各项中的一或多者，本质上由以下各项中的一或多者组成，或由以下各项中的一或多者组成：氮化钛、氮化铝钛、氮化钨、氮化铜及氮化钽。栅极电介质18介于栅极材料16与基底12之间。所述栅极电介质经配置为沿图1的横截面的开口向上的容器24且栅极14在此容器内。在图1的实施例中，所述栅极电介质包括两种单独材料20及22，其可分别称为第一材料及第二材料。第一材料20形成容器24的外边界且直接抵靠半导体基底12。第二材料22介于第一材料20与栅极14之间。在一些实施例中，第一材料20为非铁电材料且第二材料为铁电材料。在此类实施例中，第一材料20可包括二氧化硅及氮化硅中的一或两者，本质上由二氧化硅及氮化硅中的一或两者组成，或由二氧化硅及氮化硅中的一或两者组成；且第二材料22可包括以下各项中的一或多者，本质上由以下各项中的一或多者组成，或由以下各项中的一或多者组成：钇掺杂氧化锆、钇掺杂氧化铪、镁掺杂氧化锆、镁掺杂氧化铪、硅掺杂氧化铪、硅掺杂氧化锆及钡掺杂氧化钛。因此，在一些实施例中，第一材料20可包括硅、氮及氧中的一或多者；且第二材料22可包括Hf、Zr、Si、O、Y、Ba、Mg及Ti中的一或多者。在一些实施例中，铁电材料22可具有在从大约10埃到大约200埃的范围内的厚度，且非铁电材料20可具有在从大约10埃到大约20埃的范围内的厚度。构造10包括延伸到基底12中的导电掺杂源极区域26及延伸到所述基底中的导电掺杂漏极区域28。以虚线示意地说明所述源极区域与所述漏极区域的下边界。所述源极区域及所述漏极区域两者均与栅极14邻近且通过栅极电介质18与所述栅极隔开。所述源极区域及所述漏极区域通过延伸到栅极14下方的沟道区域30彼此隔开。在一些实施例中，源极区域26可称为基底的与栅极14邻近的第一区域，且漏极区域28可称为基底的与所述栅极邻近的第二区域。基底的此第一区域及此第二区域通过包括沟道区域30的所述基底的中介区域彼此隔开。栅极电介质18可被视为包括介于源极区域26与栅极14之间的第一区段23、介于漏极区域28与栅极14之间的第二区段25及介于所述第一区段与所述第二区段之间的第三区段27。在一些实施例中，区段23可被视为对应于容器24的第一实质上垂直脚，区段25可被视为对应于所述容器的第二实质上垂直脚，且区段27可被视为包括所述容器的底部。在所展示的实施例中，栅极电介质18的第一区段23、第二区段25及第三区段27的全部包括铁电材料22。在其它实施例中(下文参考图4到6论述其中一些)，此类区段中的一或多者可省略铁电材料22。在一些实施例中，非铁电材料20提供介于铁电材料22与基底12之间的势垒，以避免所述铁电材料与所述基底之间的非所要成分扩散及/或避免介于所述铁电材料与所述基底之间的非所要反应或其它相互作用。在此类实施例中，可沿栅极电介质的外边缘(如图中所展示)整体提供非铁电材料20以抵靠半导体基底12(其中源极区域26及漏极区域28被视为所述基底的部分)形成容器24的边界。在一些实施例中，甚至在缺少至少一些非铁电材料的情况下，相对于铁电材料22的扩散及/或其它相互作用不会有问题，且因此区段23、25及27中的一或多者可省略一些或全部非铁电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体构造，其包含：半导体基底，其具有通过上表面延伸进入所述基底的凹陷部，所述基底具有位于所述凹陷部的第一侧上的源极区域和位于所述凹陷部的第二侧上的漏极区域；栅极材料，其安置于所述源极区域和所述漏极区域之间的所述凹陷部内；栅极电介质材料，其安置于所述源极区域和所述栅极材料之间以及所述漏极区域和所述栅极材料之间，所述栅极电介质材料在所述凹陷部内沿着所述源极区域和所述漏极区域与所述半导体基底直接物理接触；以及铁电材料，其沿着所述源极区域和所述漏极区域位于所述第一栅极电介质材料和所述栅极材料之间。

【技术特征摘要】
2012.11.20 US 13/682,1901.一种半导体构造，其包含：半导体基底，其具有通过上表面延伸进入所述基底的凹陷部，所述基底具有位于所述凹陷部的第一侧上的源极区域和位于所述凹陷部的第二侧上的漏极区域；栅极材料，其安置于所述源极区域和所述漏极区域之间的所述凹陷部内；栅极电介质材料，其安置于所述源极区域和所述栅极材料之间以及所述漏极区域和所述栅极材料之间，所述栅极电介质材料在所述凹陷部内沿着所述源极区域和所述漏极区域与所述半导体基底直接物理接触；以及铁电材料，其沿着所述源极区域和所述漏极区域位于所述第一栅极电介质材料和所述栅极材料之间。2.根据权利要求1所述的半导体构造，其中所述铁电材料与所述栅极电介质材料直接物理接触。3.根据权利要求1所述的半导体构造，其中所述铁电材料与所述栅极材料直接物理接触。4.根据权利要求1所述的半导体构造，其中所述栅极电介质包含SiON。5.根据权利要求1所述的半导体构造，其中所述铁电材料包含Hf、Zr、Si、O、Y、Ba、Mg和Ti中的一个或多个。6.根据权利要求1所述的半导体构造，其中所述铁电材料包含氧化铪。7.根据权利要求1所述的半导体构造，其中所述栅极材料包含金属。8.根据权利要求1所述的半导体构造，其中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼马尔·拉马斯瓦米，柯尔克·D·普拉尔，韦恩·肯尼，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国,US