具有选择栅极晶体管的铁电存储器器件及其形成方法技术

本发明专利技术涉及一种存储器单元，该存储器单元包括铁电存储器晶体管，以及与铁电存储器晶体管共享公共半导体沟道、公共源极区和公共漏极区的选择栅极晶体管。选择栅极晶体管控制公共源极区和公共半导体沟道之间的访问。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有选择栅极晶体管的铁电存储器器件及其形成方法相关申请本申请要求提交于2019年6月28日的美国非临时专利申请序列号16/456,736的优先权权益，该美国非临时专利申请的全部内容以引用的方式并入本文。
本公开整体涉及半导体存储器器件领域，并且具体地涉及铁电存储器器件及其形成方法。
技术介绍
铁电材料是指在没有施加电场的情况下显示出自发极化电荷的材料。铁电材料内电荷的净极化P在最小能量状态下为非零。因此，发生材料的自发铁电极化，并且铁电材料在两个相对表面上积聚相反极性类型的表面电荷。铁电材料的极化P随施加电压V的变化而显示出滞后。铁电材料的剩余极化和矫顽场的乘积是用于表征铁电材料的有效性的度量。铁电存储器器件是包含用于存储信息的铁电材料的存储器器件。铁电材料充当存储器器件的存储器材料。根据施加到铁电材料的电场的极性，铁电材料的偶极矩以两个不同的取向(例如，基于晶格中的原子位置(诸如氧和/或金属原子位置)的“上”或“下”偏振位置)编程，以将信息存储在铁电材料中。铁电材料的偶极矩的不同取向可通过由铁电材料的偶极矩产生的电场来本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种存储器单元，包括：/n铁电存储器晶体管；和/n选择栅极晶体管，所述选择栅极晶体管与所述铁电存储器晶体管共享公共半导体沟道、公共源极区和公共漏极区，其中所述选择栅极晶体管控制所述公共源极区和所述公共半导体沟道之间的访问。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20190628 US 16/456,7361.一种存储器单元，包括：
铁电存储器晶体管；和
选择栅极晶体管，所述选择栅极晶体管与所述铁电存储器晶体管共享公共半导体沟道、公共源极区和公共漏极区，其中所述选择栅极晶体管控制所述公共源极区和所述公共半导体沟道之间的访问。


2.根据权利要求1所述的存储器单元，其中：
所述公共半导体沟道包括竖直半导体沟道，所述竖直半导体沟道包括位于所述公共源极区上的第一半导体沟道部分和覆盖在所述第一半导体沟道部分上面的第二半导体沟道部分的竖直堆叠；
所述铁电存储器晶体管包括控制栅极电极和控制栅极电介质，所述控制栅极电介质包括位于所述竖直半导体沟道和所述控制栅极电极之间的铁电材料层；以及
所述选择栅极晶体管包括选择栅极电极和位于所述选择栅极电极与所述竖直半导体沟道之间的选择栅极电介质。


3.根据权利要求2所述的存储器单元，其中：
所述控制栅极电介质还包括由非铁电材料制成的栅极介电层；
所述选择栅极电介质由非铁电材料制成并且不包括铁电材料；
所述选择栅极电极在所述公共源极区与所述公共漏极区之间的方向上具有比所述控制栅极电极更长的栅极长度；
所述选择栅极电极位于所述第一半导体沟道部分附近，而所述控制栅极电极不位于所述第一半导体沟道部分附近；以及
所述选择栅极电极通过激活和去激活所述第一半导体沟道部分来控制所述公共源极区与所述竖直半导体沟道之间的访问。


4.根据权利要求2所述的存储器单元，其中：
所述选择栅极电介质位于所述竖直半导体沟道的第一侧上并接触所述公共源极区的顶表面；
所述控制栅极电介质位于所述竖直半导体沟道的第二侧上，并且通过间隔物材料部分与所述公共源极区的所述顶表面间隔开；
所述公共漏极区位于所述竖直半导体沟道的顶端上；
所述公共源极区包括第一单晶半导体材料部分；
所述第一半导体沟道部分包括与所述第一单晶半导体材料部分外延对准的第二单晶半导体材料部分；以及
所述第二半导体沟道部分包括与所述第二单晶半导体材料部分外延对准的第三单晶半导体材料部分。


5.根据权利要求4所述的存储器单元，其中：
所述第一半导体沟道部分包括处于第一原子浓度的第一导电类型的电掺杂剂；以及
所述第二半导体沟道部分包括处于小于所述第一原子浓度的第二原子浓度的所述第一导电类型的电掺杂剂。


6.根据权利要求5所述的存储器单元，其中所述间隔物材料部分包括与所述第一单晶半导体材料部分和所述第二单晶半导体材料部分外延对准的附加单晶半导体材料部分，并且包括处于大于所述第二原子浓度的第三原子浓度的所述第一导电类型的掺杂剂。


7.根据权利要求5所述的存储器单元，其中所述间隔物材料部分包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。


8.根据权利要求5所述的存储器单元，其中：
所述源极区包括处于大于所述第一原子浓度的原子浓度的与所述第一导电类型相反的第二导电类型的电掺杂剂；以及
所述漏极区包括处于大于所述第一原子浓度的原子浓度的所述第二导电类型的电掺杂剂。


9.根据权利要求2所述的存储器单元，其中：
所述控制栅极电介质包括U形栅极介电层，所述U形栅极介电层包括非铁电材料；
所述U形栅极介电层的竖直部分的近侧侧壁接触所述竖直半导体沟道；以及
所述铁电材料层接触所述U形栅极介电层的所述竖直部分的远侧侧壁。


10.根据权利要求2所述的存储器单元，其中：
所述选择栅极电极包括选择栅极电极线的一部分；并且
所述控制栅极...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·阿尔斯迈耶，张艳丽，
申请(专利权)人：桑迪士克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US