包含铁电材料的凹陷晶体管制造技术

本申请涉及包含铁电材料的凹陷晶体管。一些实施例含括晶体管构造，其具有内衬在基底内的凹槽中的第一绝缘结构。第一导电结构内衬在所述第一绝缘结构的内部中，且铁电结构内衬在所述第一导电结构的内部中。第二导电结构位于所述铁电结构的下部区域内，且所述第二导电结构具有在所述第一导电结构的最上表面下方的最上表面。第二绝缘结构位于所述第二导电结构上方且位于所述铁电结构内。一对源极/漏极区域相邻于所述第一绝缘结构的上部区域且位于所述第一绝缘结构的彼此对置侧上。

Concave transistor containing ferroelectric material

【技术实现步骤摘要】
包含铁电材料的凹陷晶体管本申请为专利技术名称为“包含铁电材料的凹陷晶体管”、申请号为201580054326.5、申请日为2015年7月8日的中国专利技术专利申请的分案申请。
本申请涉及包含铁电材料的凹陷晶体管。
技术介绍
存储器是一种类型的集成电路，且用于计算机系统中以存储数据。可将存储器制造成一或多个个别存储器单元阵列。可使用数字线(其也可称为位线、数据线、感测线或数据/感测线)及访问线(其也可称为字线)而使存储器单元被写入或被读取。数字线可沿着阵列的列导电性地互连存储器单元，且访问线可沿着阵列的行导电性地互连存储器单元。可透过数字线与访问线的组合唯一地寻址每一存储器单元。存储器单元可为易失性或非易失性。非易失性存储器单元可长期(含括计算机断电时)存储数据。易失性存储器具耗散性且因此需要被刷新/重新写入，在许多例项中，每秒刷新/重新写入多次。然而，存储器单元经配置以在至少两种不同可选状态中保存或存储记忆。在二进制系统中，将所述状态视为“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信息的多于两种层次或状态。场效晶体管是一种可用于存储器单元中的类型的电子组件。这些晶体管包括其间具有半导体沟道区域的一对导电源极/漏极区域。导电栅极相邻于沟道区域且通过薄栅极绝缘体与沟道区域分离。将合适电压施加于栅极允许电流从源极/漏极区域中的一者流动通过沟道区域到另一者。当从栅极移除电压时，大大防止电流流动通过沟道区域。场效晶体管还可含括额外结构(例如可逆可编程电荷存储区域)作为栅极构造的部分。另外或替代地，除场效晶体管外的晶体管(例如双极晶体管)可用于存储器单元中。晶体管可用于许多类型的存储器中。此外，晶体管可用于及形成于除存储器外的阵列中。一种类型的晶体管是铁电场效晶体管(FeFET)，其中栅极构造的至少某个部分包括铁电材料。此材料以两个稳定极化状态为特征。场效晶体管中的这些不同状态可以晶体管的不同阈值电压(Vt)为特征或以选定操作电压的不同沟道导电性为特征。可通过施加合适编程电压而改变铁电材料的极化状态，且其导致高沟道电导或低沟道电导中的一者。在移除编程栅极电压之后(至少一段时间)，由铁电极化状态引起的高电导及低电导保持不变。可通过施加不干扰铁电极化的小漏极电压而读取沟道的状态。附图说明图1是实例性实施例的凹陷FeFET的图解横截面视图。具体实施方式常规FeFET可发生的问题是：在完全切换铁电材料的极化状态之前，界面氧化物可遭遇分解。此可导致难以使铁电材料循环及/或可导致难以完全切换铁电材料。在本文所呈现的一些实施例中，提出凹陷FeFET。这些凹陷装置可减轻或防止与常规FeFET相关联的界面氧化物分解问题。参考图1，实例性实施例的晶体管构造10展示为并入到基底12中。基底12可包括半导体材料，且在一些实施例中可包括单晶硅，主要由单晶硅组成，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(其含括(但不限于)块状半导体材料，例如半导体晶片)(单独或组合地包括其它材料)及半导体材料层(单独地或组合地包括其它材料)的任何构造。术语“衬底”指代任何支撑结构，其含括(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可对应于包含与集成电路制造相关联的一或多种材料的半导体衬底。一些材料可位于基底12的所展示区域下方及/或可横向地相邻于基底12的所展示区域；且可对应于(例如)耐火金属材料、防蚀材料、扩散材料、绝缘体材料等中的一或多者。半导体基底展示为包括p型掺杂区域及n型掺杂区域(其中n型掺杂区域特别展示为重掺杂“n+”区域)。凹槽14延伸到基底12中。所述凹槽延伸到深度“D”。此深度可为任何合适尺寸；且在一些实施例中可在从约到约的范围内。所述凹槽具有宽度“W1”。此宽度可为任何合适尺寸；且在一些实施例中可在从约14nm到约20nm的范围内。绝缘材料16内衬在凹槽中。所述绝缘材料经配置为具有开口向上容器形状的结构17。绝缘材料16可称为第一绝缘材料以区分其与构造10的其它绝缘材料，且结构17可称为第一绝缘结构。绝缘结构17可为同质的(如所展示)或可包括多种离散材料(例如，层板)。在一些实施例中，结构17可包括一或多种氧化物，主要由一或多种氧化物组成，或由一或多种氧化物组成。在一些实施例中，结构17可包括二氧化硅及氮化硅中的一或两者，主要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。绝缘材料16具有厚度“T1”。此厚度可为任何合适尺寸；且在一些实施例中可在从约到约的范围内。导电材料18内衬在绝缘结构17的内部中，且经配置为具有开口向上容器形状的导电结构19。在所展示实施例中，导电结构19嵌套在容器形状的绝缘结构17的下部区域30内，且未沿着绝缘结构17的上部区域32。导电材料18可称为第一导电材料以区分其与构造10的其它导电材料，且结构19可称为第一导电结构。导电结构19可为同质的(如所展示)或可包括多种离散材料。在一些实施例中，导电结构19可包括以下一或多者，主要由以下一或多者组成，或由以下一或多者组成：各种金属(例如，钨、钛等)、包含金属的组合物(例如，金属氮化物、金属碳化物、金属硅化物等)及导电性掺杂半导体材料(例如，导电性掺杂硅、导电性掺杂锗等)。例如，在一些实施例中，导电结构19可包括氮化钛及氮化钽中的一或两者，主要由氮化钛及氮化钽中的一或两者组成，或由氮化钛及氮化钽中的一或两者组成。导电材料18具有厚度“T2”。此厚度可为任何合适尺寸；且在一些实施例中可在从约到约的范围内。铁电材料20位于容器形状的结构17及19内。所述铁电材料经配置为开口向上的容器形状的铁电结构21。在所展示实施例中，铁电结构21具有在绝缘结构17的下部区域30内的下部区域34，且具有在所述绝缘结构的上部区域32内的上部区域36。铁电结构21的上部区域36位于导电结构19上方且直接抵靠绝缘材料16。所述铁电结构的下部区域34嵌套在容器形状的导电结构19内。铁电结构21可为同质的(如所展示)或可包括多种离散材料。在一些实施例中，铁电结构21可包括一或多种金属氧化物，主要由一或多种金属氧化物组成，或由一或多种金属氧化物组成。例如，在一些实施例中，铁电结构21可包括以下一或多者，主要由以下一或多者组成，或由以下一或多者组成：铝、氧化铝、铌、氧化铌、锆、氧化锆、铪、氧化铪、钛酸铅锆及钛酸钡锶。在一些实施例中，铁电材料20可在其内具有掺杂物，包括硅、铝、镧、钇、铒、钙、镁、锶及稀土元素中的一或多者。在一些实施例中可利用的铁电材料的两个特定实例是HfxSiyOz及HfxZryOz。铁电材料20具有厚度“T3”。此厚度可为任何合适尺寸；且在一些实施例中可在从约到约的范围内。导电材料22位于容器形状的铁电结构21的下部区域34内。导电材料22经配置为部分填充铁电结构21的容器形状的导电结构23。材料22可称为第二导电材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种集成构造，其包括：/n第一导电结构，其包括相对的侧壁结构和位于所述相对的侧壁结构之间的开口，所述开口从所述第一导电结构的最上表面延伸并且具有内部基底；/n铁电材料，其内衬在所述开口的内部，所述铁电材料具有位于其中的凹槽；/n第二导电结构，其位于所述凹槽的下部区域内；具有在所述第一导电结构的最上表面下方的最上表面；及/n一对源极/漏极区域，其位于所述第一导电结构的彼此对置侧上。/n

【技术特征摘要】
20141007 US 14/508,9121.一种集成构造，其包括：
第一导电结构，其包括相对的侧壁结构和位于所述相对的侧壁结构之间的开口，所述开口从所述第一导电结构的最上表面延伸并且具有内部基底；
铁电材料，其内衬在所述开口的内部，所述铁电材料具有位于其中的凹槽；
第二导电结构，其位于所述凹槽的下部区域内；具有在所述第一导电结构的最上表面下方的最上表面；及
一对源极/漏极区域，其位于所述第一导电结构的彼此对置侧上。


2.根据权利要求1所述的集成构造，其中所述第一导电结构包括金属。


3.根据权利要求1所述的集成构造，其中所述第一导电结构包括金属氮化物。


4.根据权利要求1所述的集成构造，其中所述第一导电结构包括氮化钛及氮化钽中的一者或两者。


5.根据权利要求1所述的集成构造，其中所述铁电结构包括金属氧化物。


6.根据权利要求5所述的集成构造，其中所述铁电结构含括铝、钡、钙、铒、铪、镧、铅、镁、铌、锶、钛、钇及锆中的一者或多者。


7.根据权利要求1所述的集成构造，其中所述第二导电结构包括金属。


8.根据权利要求1所述的集成构造，其中所述第二导电结构包括钨及氮化钛中的一者或两者。


9.根据权利要求1所述的集成构造，其中所述基底包括单晶硅；其中所述源极/漏极区域是所述基底的所述单晶硅的n型掺杂区域；且其中所述源极/漏极区域之间的沟道区域是所述基底的所述单晶硅的p型掺杂区域。


10.一种集成构造，其包括：
第一导电材料，其具有包括相对的侧壁、上表面和基底表面的外周长；
铁电材料，其抵靠所述基底表面并且抵靠所述相对的侧壁；
第二导电材料，延着所述基底表面和所述相对的侧壁、并且通过所述铁电材...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·V·N·拉马斯瓦米，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US