存储器单元、存储器器件及其形成方法技术

一种存储器单元，包括位于半导体衬底上方的晶体管。晶体管包括沿着字线的侧壁布置的铁电层。铁电层包括具有5的化合价、7的化合价、或其组合的物质。氧化物半导体层电连接至源极线和位线。铁电层设置在氧化物半导体层和字线之间。本申请的实施例提供了存储器单元、存储器器件及其形成方法。器件及其形成方法。器件及其形成方法。

【技术实现步骤摘要】
存储器单元、存储器器件及其形成方法


[0001]本申请的实施例涉及存储器单元、存储器器件及其形成方法。

技术介绍

[0002]半导体器件用于各种电子应用中，例如个人计算机、手机、数码相机、 和其他电子设备。半导体器件通常通过以下方式制造：依次在半导体衬底 上方沉积绝缘或者介电层、导电层、和半导体层；使用光刻和蚀刻技术图 案化各种材料层，以在其上形成电路组件和元件。
[0003]半导体工业通过不断减小最小特征尺寸来不断提高各种电子组件(例 如晶体管、二极管、电阻器、电容器等)的集成密度，这允许将更多的组 件集成至给定区域中。但是，随着最小特征尺寸的减小，出现了应解决的 其他问题。

技术实现思路

[0004]本申请的实施例提供了一种存储器单元，包括：晶体管，位于半导体 衬底上方，所述晶体管包括：铁电层，沿着字线的侧壁布置，所述铁电层 包括具有5的化合价、7的化合价、或其组合的物质；以及氧化物半导体 层，电连接至源极线和位线，其中，所述铁电层设置在所述氧化物半导体 层和所述字线之间。
[0005]本申请的实施例提供了一种器件，包括：半导体衬底；第一存储器单 元，位于所述半导体衬底上方，所述第一存储器单元包括第一晶体管，其 中，所述第一晶体管包括：铁电层的第一部分，所述铁电层的所述第一部 分位于第一字线的侧壁上，并且所述铁电层包括具有5的化合价、7的化 合价、或其组合的物质；以及第一沟道区，位于所述铁电层的侧壁上，所 述第一沟道区包括氧化物半导体层，其中，所述第一沟道区和所述铁电层 的所述第一部分之间的第一界面所具有的物质具有5的化合价、7的化合 价、或其组合；以及第二存储器单元，位于所述第一存储器单元上方。
[0006]本申请的实施例提供了一种方法，包括：形成延伸穿过导线的沟槽； 沉积沿着所述沟槽的侧壁和底面的铁电层；沉积位于所述铁电层上方的氧 化物半导体层，所述氧化物半导体层沿着所述沟槽的所述侧壁和所述底面 延伸；以及实施处理，以在所述铁电层中引入具有5的化合价、7的化合 价、或其组合的物质。
[0007]本申请的实施例提供了铁电存储器器件及其形成方法。
附图说明
[0008]当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本专利技术的各个方 面。应该指出，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上， 为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。
[0009]图1A、图1B、和图1C示出了根据一些实施例的铁电存储器器件的简 化的立体图、电路图、和俯视图；
[0010]图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图 12、图13、图14、图15A、图15B、图16A、图16B、图17A、图17B、 图18A、图18B、图18C、图18D、图19A、图19B、图20A、图20B、图 20C、图22、图23、图24、图25A、图25B、图26A、图26B、图27A、 图27B、图28A、图28B、图29A、图29B、图30A、图30B、图30C、图 30D、和图30E示出了根据一些实施例的制造铁电存储器器件的不同视图；
[0011]图20D示出了根据一些实施例的物质浓度和氧浓度与沟道层、铁电层、 和导线的深度的关系的曲线图；
[0012]图21示出了根据一些实施例的形成铁电存储器器件的铁电层和沟道 层的方法；
[0013]图31示出了根据可替代的实施例的铁电存储器器件的简化的立体图；
[0014]图32A、图32B、图33A、图33B、图34A、图34B、图34C、和图 36示出了根据又一个可替代的实施例的制造铁电存储器器件的中间阶段的 不同视图；
[0015]图34D示出了根据一些实施例的物质浓度和氧浓度与沟道层、铁电层、 和导线的深度的关系的曲线图；
[0016]图35示出了根据一些实施例的形成铁电存储器器件的铁电层和沟道 层的方法的方法；
[0017]图37示出了根据一些实施例的形成铁电存储器器件的方法。
具体实施方式
[0018]以下公开内容提供了许多用于实现本专利技术的不同特征的不同实施例或 实例。下面描述了组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅仅 是实例，而不旨在限制本专利技术。例如，以下描述中，在第二部件上方或者 上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触形成的实施例，并 且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形成额外的部件，从而使得 第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。另外，本专利技术可以在各个 实例中重复参考数字和/或字母。该重复是出于简化和清楚的目的，其本身 并不指示所讨论的各种实施例和/或结构之间的关系。
[0019]而且，为便于描述，在此可以使用诸如“在
…
之下”、“在
…
下方”、
ꢀ“
下部”、“在
…
之上”、“上部”等空间相对术语，以容易地描述如图 所示的一个元件或部件与另一个(或另一些)元件或部件的关系。除了图 中所示的方位外，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。 装置可以以其他方式定向(旋转90度或在其他方位上)，而本文使用的空 间相对描述符可以同样地作出相应的解释。
[0020]各个实施例提供了诸如3D存储器阵列的存储器器件。在一些实施例 中，3D存储器阵列是包括多个垂直地堆叠的存储器单元的铁电场效应晶体 管(FeFET)存储器电路。在一些实施例中，相应的存储器单元可以认为 是FeFET，其包括用作栅极电极的字线区、用作第一源极/漏极电极的位线 区、和用作第二源极/漏极电极的源极线区，铁电材料作为栅极电介质，氧 化物半导体(OS)作为沟道区。在一些实施例中，相应的存储器单元可以 认为是薄膜晶体管(TFT)。
[0021]图1A、图1B、和图1C示出了根据一些实施例的存储器阵列的示例。 图1A以局部三维图示出了简化的存储器阵列200的一部分的示例；图1B 示出了存储器阵列200的电路图；图1C示出了根据一些实施例的存储器阵 列200的俯视图。存储器阵列200包括多个存储器
单元202，其可以布置 在行和列的网格中。存储器单元202可以进一步垂直地堆叠，以提供三维 存储器阵列，从而增加器件密度。存储器阵列200可以设置在半导体管芯 的线的后端(BEOL)中。例如，存储器阵列可以布置在半导体管芯的互连 层中，例如位于在半导体衬底上形成的一个或者多个有源器件(例如晶体 管)之上。
[0022]在一些实施例中，存储器阵列200是诸如NOR存储器阵列等的存储器 阵列。在一些实施例中，每个存储器单元202的栅极电连接至相应的字线 (例如导线72)，每个存储器单元202的第一源极/漏极区电连接至相应的 位线(例如导线116B)，每个存储器单元202的第二源极/漏极区电连接至 相应的源极线(例如导线116A)，其将第二源极/漏极区电连接至地。存 储器阵列200的相同水平行中的存储器单元202可以共享公共字线，而存 储器阵列200的相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器单元，包括：晶体管，位于半导体衬底上方，所述晶体管包括：铁电层，沿着字线的侧壁布置，所述铁电层包括具有5的化合价、7的化合价、或其组合的物质；以及氧化物半导体层，电连接至源极线和位线，其中，所述铁电层设置在所述氧化物半导体层和所述字线之间。2.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述具有5的化合价的物质是氮，所述具有7的化合价的物质是氟。3.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述铁电层与所述氧化物半导体层接触。4.根据权利要求1所述的存储器单元，其中，所述铁电层和所述氧化物半导体层之间的第一界面所具有的第一物质浓度高于所述铁电层和所述字线之间的第二界面的第二物质浓度。5.根据权利要求4所述的存储器单元，其中，所述铁电层在所述第一界面和所述第二界面之间具有最大的物质浓度。6.根据权利要求4所述的存储器单元，其中，靠近所述第一界面的所述氧化物半导体层的部分具有物质浓度。7.一种存储器器件，包括：半导体衬底；第一存储器单元，位于所述半导体衬底上方，所述第一存储器单元包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕俊颉，杨世海，杨柏峰，林佑明，张志宇，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：