栅极贵金属纳米粒子制造技术

本申请涉及栅极贵金属纳米粒子。一种实例设备包含形成于衬底中的第一源极/漏极区和第二源极/漏极区。所述第一源极/漏极区和所述第二源极/漏极区通过沟道分隔开。所述设备包含与所述沟道相对的栅极。所述栅极包含贵金属纳米粒子。感测线耦合到所述第一源极/漏极区，且存储节点耦合到所述第二源极/漏极区。

【技术实现步骤摘要】
栅极贵金属纳米粒子
本公开大体上涉及半导体装置和方法，且更具体地说，涉及栅极贵金属纳米粒子。
技术介绍
通常将存储器装置提供为计算机或其它电子装置中的内部半导体集成电路。存在许多不同类型的存储器，包含随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态随机存取存储器(DRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、铁电随机存取存储器(FeRAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)、电阻式随机存取存储器(ReRAM)以及快闪存储器等。一些类型的存储器装置可以是非易失性存储器(例如ReRAM)，且可用于需要高存储器密度、高可靠性和低功耗的广泛范围的电子应用。相较于在不通电的情况下保持其存储的状态的非易失性存储器单元(例如快闪存储器单元)，易失性存储器单元(例如DRAM单元)需要电力来保持其存储的数据状态(例如经由刷新过程)。然而，与例如快闪存储器单元的各种非易失性存储器单元相比，例如DRAM单元的各种易失性存储器单元可更快地操作(例如编程、读取、擦除等)。
技术实现思路
附图说明图1到2说明根据本公开的数个实施例的具有栅极贵金属纳米粒子的晶体管的横截面图。图3A到3D说明根据本公开的数个实施例的在实例半导体制造过程中的特定点处具有栅极贵金属纳米粒子的晶体管的横截面图。图4到5是根据本公开的数个实施例的用于制造具有栅极贵金属纳米粒子的晶体管的实例方法的流程图。图6是根据本公开的数个实施例的用于实施实例半导体制造过程的系统的功能框图。图7是包含具有根据本公开的数个实施例的晶体管的至少一个存储器阵列的计算系统的功能框图。图8说明包含根据本公开的数个实施例形成的晶体管的存储器装置的实例半导体结构的一部分的横截面图。具体实施方式存储器装置的物理大小越来越小。存储器装置可包含含有晶体管和存储元件的存储器单元，例如1T1C(一个晶体管一个电容器)存储器单元。存储器单元可与存储器装置的其它组件，例如感测电路(例如感测放大器)和子字线驱动器(SWD)，保持间距。随着存储器装置的这些其它组件的间距减小，存储器装置的晶体管的间距也减小。减小晶体管的间距会减小邻近晶体管之间的空间，这可能会增大短沟道效应(SCE)和/或随机掺杂波动(RDF)的概率。晕圈裕度(halomargin)可能会恶化，且邻近晶体管之间可能存在阈值电压(Vt)不匹配。增大邻近晶体管之间的空间可能会减小SCE的概率，但其也可能限制存储器装置的其它组件的最小间距。在一些先前方法中，可在邻近晶体管之间形成沟槽(例如凹入式沟道)以克服SCE。然而，减小晶体管之间的间距还可能增大邻近晶体管的电容耦合(干扰)概率。沟槽可能不会阻碍邻近晶体管的电容耦合，且甚至可能增大邻近晶体管的电容耦合。纯半导体不传导电流。对半导体进行掺杂会改变半导体的电特性且允许其导电。将杂质添加到半导体被称为掺杂。纯半导体的原子通过强共价键保持在一起。对纯半导体材料进行掺杂会破坏其键合且释放电子。释放电子使得半导体更具导电性。经掺杂半导体可变成n型半导体或p型半导体。在n型半导体中，带负电电子是多数载流子，且带正电空穴是少数载流子。在p型半导体中，带正电空穴是多数载流子，且带负电电子是少数载流子。在一些先前方法中，半导体可使用扩散或离子植入进行掺杂。内埋凹入式存取装置(buriedrecessedaccessdevice，BRAD)可使用掺杂来提高沟道导电率。由于栅致漏极泄漏(gateinducedrainleakage，GIDL)与亚阈值泄漏之间的关联权衡，缩放未来各代的BRAD变得越来越具有挑战性。通过硼植入实现期望的阈值电压的方法因较高结电场植入损害而伴有较高GIDL折衷。离子植入掺杂物也可能在沟道内迁移，由此改变装置的导电性质。在缩放的情况下，通过对超薄柱进行掺杂并激活掺杂物来实现薄硅柱中均匀的沟道掺杂浓度已变得越来越具有挑战性。本公开包含与经包封纳米粒子相关的设备和方法。相比于一些先前方法，通过功函数变化而在沟道底部静电地独立控制阈值电压，而非增加或添加掺杂物到装置的沟道。在数个实施例中，本文所描述的设备的实例包含通过沟道分隔开的第一源极/漏极区和第二源极/漏极区。包含贵金属纳米粒子的栅极与沟道相对。源极线耦合到第一源极/漏极区，且存储节点耦合到第二源极/漏极区。在本公开的以下详细描述中，参考形成本公开的一部分的附图，且图中通过图解方式展示可实践本公开的一或多个实施例的方式。足够详细地描述这些实施例以使得所属领域的一般技术人员能够实践本公开的实施例，且应理解，可利用其它实施例且可在不脱离本公开的范围的情况下进行工艺、电气和/或结构改变。如本文所使用，“数个”某物可指一或多个此类事物。举例来说，数个存储器装置可指一或多个存储器装置，且权利要求中所述的特定要素的数个迭代可指在一或多个周期中执行所述特定要素。本文中的图式遵循编号惯例，其中前一或多个数字对应于图式的图号，且其余的数字识别图中的元件或组件。可通过使用类似数字来识别不同图之间的类似元件或组件。举例来说，237可表示图2中的元件“37”，且类似元件在图3中可表示为337。图1说明根据本公开的数个实施例的具有栅极贵金属纳米粒子的晶体管的横截面图。在制造过程期间，贵金属纳米粒子139可包含在栅极101-1、...、101-N(统称为栅极101)中。栅极101还可称作栅极电极。栅极101可以是到凹入式存取装置(例如内埋凹入式存取装置(BRAD))的栅极。在所展示的实例中，栅极101可包含含有经包封贵金属纳米粒子139和例如多晶硅141的经掺杂和/或未掺杂多晶结构的第一部分103、包含例如氮化钛(TiN)的金属的第二部分106以及包含经掺杂多晶硅的第三部分136，从而形成混合金属栅极(HMG)101。栅极101可与沟道135分隔开，从而通过栅极电介质137将第一源极/漏极区116-1和116-2(统称为第一源极/漏极区116)与第二源极/漏极区112-1和112-2(统称为第二源极/漏极区112)隔开。在图1的实例中，展示两个相邻存取装置102和104，其在结122处共享第二源极/漏极区112。金属材料130可经形成以接触间隔材料126、源极/漏极区112和116以及结122。位线133可经形成以接触金属材料130。感测线可耦合到第一源极/漏极区116，且存储节点131可耦合到第二源极/漏极区112。绝缘材料140(例如电介质材料)可形成于间隔材料126和栅极遮罩材料138上，且与金属材料130接触。在至少一个实施例中，金属材料130的第一部分128可经形成以接触间隔材料126、源极/漏极区112和116以及结122。接着，绝缘材料140可形成于间隔材料126和栅极遮罩材料138上，且与金属材料130的第一部分128接触。接着，金属材料130的第二部分134可至少部分地形成于绝缘材料140和金属材料130的第一部分128上。栅极电介质137可与包封于多晶硅141中的纳米粒子139以及沟道135接触。纳米粒子本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种设备，其包括：/n形成于衬底(324)中的第一源极/漏极区(116)和第二源极/漏极区(112)，其中所述第一源极/漏极区(116)和所述第二源极/漏极区(112)通过沟道(135，235)分隔开；/n栅极(101，201)，其与所述沟道(135，235)相对，其中所述栅极(101，201)包含贵金属纳米粒子(139)；/n感测线，其耦合到所述第一源极/漏极区(116)；以及/n存储节点(131)，其耦合到所述第二源极/漏极区(112)。/n

【技术特征摘要】
20190304 US 16/291,5971.一种设备，其包括：
形成于衬底(324)中的第一源极/漏极区(116)和第二源极/漏极区(112)，其中所述第一源极/漏极区(116)和所述第二源极/漏极区(112)通过沟道(135，235)分隔开；
栅极(101，201)，其与所述沟道(135，235)相对，其中所述栅极(101，201)包含贵金属纳米粒子(139)；
感测线，其耦合到所述第一源极/漏极区(116)；以及
存储节点(131)，其耦合到所述第二源极/漏极区(112)。


2.根据权利要求1所述的设备，其中所述贵金属纳米粒子包封于所述栅极中。


3.根据权利要求1所述的设备，其中所述贵金属纳米粒子是钌。


4.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备是内埋凹入式存取装置BRAD。


5.根据权利要求1所述的设备，其中所述栅极包括：
第一栅极材料(141，241，341)；而且
其中所述第一栅极材料包括经多晶硅包封的贵金属纳米粒子。


6.根据权利要求5所述的设备，其中：
所述栅极包括由氮化钛在所述第一栅极材料上形成的第二栅极材料(106，206，306)；以及
由重掺杂n型掺杂物(n+)多晶硅在所述第二栅极材料上形成的第三栅极材料(136，236，336)，从而形成混合金属栅极HMG。


7.一种方法，其包括：
通过在衬底(324)中形成开口(348)而形成存储器存取装置；
在所述开口(348)中形成电介质材料(137，237，327)；
在所述开口(348)中形成第一栅极材料(141，241，341)；以及
在所述第一栅极材料(141，241，341)上形成纳米粒子(139)以形成所述存储器存取装置的栅极(101，201)。


8.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括形成所述纳米粒子以具有在0.5纳米nm到3nm的范围内的直径。


9.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括由铂形成所述纳米粒子。


10.根据权利要求7到9所述的方法，其进一步包括由钼形成所述纳米粒子。


11.根据权利要求7所述的方法，其进一步包括在所述纳米粒子上形成所述第一栅极材料以形成具有可调阈值电压的材料。


12.根据权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·A·席赛克艾吉，K·M·卡尔达，刘海涛，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US