存储器结构、存储器件及其形成方法技术

一种存储器结构、器件及其制造方法，该存储器结构包括围绕栅极薄膜晶体管(TFT)和堆叠在GAA晶体管上的存储器单元。GAA晶体管包括：沟道，包括半导体材料；源电极，电连接至沟道的第一端；漏电极，电连接至沟道的相反的第二端；高k介电层，围绕沟道；以及栅电极，围绕高k介电层。存储器单元包括电连接至漏电极的第一电极。极。极。

【技术实现步骤摘要】
存储器结构、存储器件及其形成方法


[0001]本申请的实施例涉及存储器结构、存储器件及其形成方法。

技术介绍

[0002]在半导体工业中，一直希望增加集成电路的区域密度。为此，各晶体管变得越来越小。但是，将各晶体管制造得更小的速度变慢。将外围晶体管从制造的前段制程(FEOL)移至后段制程(BEOL)可能是有利的，因为可以在BEOL处添加功能，同时可以在FEOL中获得有价值的芯片区域。由氧化物半导体制成的薄膜晶体管(TFT)是BEOL集成的有吸引力的选择，因为TFT可以在低温下进行处理，因此不会损坏先前制造的器件。
[0003]各种存储器单元元件(例如，磁阻式随机存取存储器(MRAM)、电阻式随机存取存储器(RRAM或ReRAM))可以利用晶体管来选择或激励存储器单元。然而，由于CMOS晶体管的尺寸可能有限的，所以用作选择晶体管的CMOS晶体管可能会限制存储器单元元件的器件密度。

技术实现思路

[0004]本申请的实施例提供一种存储器结构，包括：围绕栅极薄膜晶体管(TFT)，包括：沟道，包括半导体材料；源电极，电连接至所述沟道的第一端；漏电极，电连接至所述沟道的相反的第二端；高k介电层，围绕沟道；和栅电极，围绕所述高k介电层；以及存储器单元，堆叠在所述围绕栅极TFT上并包括电连接至所述漏电极的第一电极。
[0005]本申请的实施例提供一种存储器件，包括：衬底；源极线，设置在所述衬底上；字线，设置在所述源极线上方；位线，设置在所述字线上方；以及存储器结构，设置在所述源极线和所述位线之间，每个存储器结构包括：围绕栅极TFT，包括：源电极，电耦合至所述源极线之一；漏电极；沟道，电耦合至所述源电极和所述漏电极，所述沟道包括金属氧化物半导体材料；和栅电极，包括所述字线之一的一部分；以及存储器单元，设置在所述围绕栅极TFT上，所述存储器单元包括：第一电极，电耦合至所述围绕栅极TFT的漏电极；和第二电极，电耦合至所述位线之一。
[0006]本申请的实施例提供一种形成存储器件的方法，所述方法包括：在衬底上形成源极线；在所述源极线上方沉积介电氧化物层；图案化所述介电氧化物层以形成暴露所述源极线的一部分的源极贯通孔；在源极贯通孔中沉积第一导电材料以形成源电极；在所述介电氧化物层上方沉积半导体材料；图案化所述半导体材料以形成沟道；在所述介电氧化物层和所述沟道上方沉积高k介电材料；在所述高k介电材料上方沉积第二导电材料；平坦化所述第二导电材料、高k介电材料和所述沟道；图案化所述第二导电材料以形成间隔件孔；在所述间隔件孔中沉积间隔件介电材料以形成间隔件；平坦化所述第二导电材料、所述间隔件、所述高k介电材料以形成字线；在所述字线、间隔件、高k电介质和所述沟道上方沉积第一介电材料；图案化所述第一介电材料以形成漏极贯通孔；沉积第三导电材料以填充漏极孔以形成漏电极；沉积存储器单元层；图案化所述存储器单元层以形成存储器单元器件；
在所述第一介电材料和所述存储器单元器件上方沉积第二介电材料；图案化所述第二介电材料以形成存储器单元贯通孔；以及在所述第二介电材料上方和所述存储器单元贯通孔中沉积第四导电材料以形成位线。
[0007]本申请的实施例提供了具有薄膜晶体管选择器的存储器单元器件及其形成方法。
附图说明
[0008]当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以最佳地理解本专利技术的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增加或减少。
[0009]图1A是根据本公开的实施例的在形成TFT的阵列之前的第一示例性结构的竖直截面图。
[0010]图1B是根据本公开的实施例的在鳍式背栅场效应晶体管的阵列的形成期间的第一示例性结构的竖直截面图。
[0011]图1C是根据本公开的实施例的在形成上部层级金属互连结构之后的第一示例性结构的竖直截面图。
[0012]图2A是根据本公开的各种实施例的存储器件200的局部立体图。
[0013]图2B是图2A的包括存储器结构202的部分的放大视图。
[0014]图2C是图2A和图2B的存储器结构202的竖直截面图。
[0015]图3A
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图3C分别是根据本公开的各种实施例的示例性存储器单元的竖直截面图。
[0016]图4A
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图4Q分别是根据本公开的各种实施例的示出形成存储器件的方法的各个步骤的竖直截面图。
[0017]图5A和图5B是根据本公开的各种实施例的示出形成存储器件的方法的各个步骤的工艺流程图。
具体实施方式
[0018]以下公开内容提供了许多不同实施例或实例，用于实现所提供主题的不同特征。以下将描述组件和布置的具体实例以简化本专利技术。当然，这些仅是实例并且不意欲限制本专利技术。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件直接接触的实施例，也可以包括形成在第一部件和第二部件之间的附加部件使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。而且，本专利技术在各个实例中可以重复参考数字和/或字母。这种重复仅是为了简明和清楚，其自身并不表示所论述的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0019]此外，为了便于描述，本文中可以使用诸如“在...下方”、“在...下面”、“下部”、“在...上面”、“上部”等的空间关系术语，以描述如图中所示的一个元件或部件与另一元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间关系术语旨在包括器件在使用或操作过程中的不同方位。装置可以以其他方式定位(旋转90度或在其他方位)，并且在本文中使用的空间关系描述符可以同样地作相应地解释。除非另有明确说明，否则假定具有相同附图标记的每个元件具有相同的材料组成并且具有在相同厚度范围内的厚度。如本文所使用的，词语“基本”和“约”是指+/
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5％的变化。
[0020]本公开针对半导体器件，并且具体地针围绕栅极薄膜晶体管(TFT)，其在本文中也可以称为全环栅(GAA)晶体管，其可以与存储器单元器件协同操作以用作存储器单元选择器件。本公开的各种实施例可以直接针对GAA铟镓锌氧化物(IGZO)TFT器件及其形成方法。
[0021]存储器件包括形成在衬底上的具有独立功能的存储器单元的栅格。存储器件可以包括易失性存储器单元或非易失性(NV)存储器单元。新兴的存储器技术寻求以比流行的消费电子产品所使用的昂贵的制造硅芯片更低的成本来存储更多的数据。这样的新兴存储器件可以在不久的将来用于替代诸如闪存的现有存储器技术。尽管现有的电阻式随机存取存储器通常已足以满足其预期目的，但随着器件的按比例缩小，它们没有在所有方面都完全令人满意。例如，新兴的非易失性存储器技术可以包括电阻式随机存取存储器(RRAM或ReRAM)、磁阻式随机存取存储器(MRAM)、铁电随机存取存储器(FeRAM)和相变存储器(PCM)。
[0022]RRAM是一种NV RAM，其通过改变通常被称为忆阻器的电介质固态材料上的电阻来工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种存储器结构，包括：围绕栅极薄膜晶体管(TFT)，包括：沟道，包括半导体材料；源电极，电连接至所述沟道的第一端；漏电极，电连接至所述沟道的相反的第二端；高k介电层，围绕沟道；和栅电极，围绕所述高k介电层；以及存储器单元，堆叠在所述围绕栅极TFT上并包括电连接至所述漏电极的第一电极。2.根据权利要求1所述的存储器结构，其中，所述高k介电层和所述沟道设置在形成在所述栅电极中的贯通孔内。3.根据权利要求1所述的存储器结构，其中，所述沟道和所述存储器单元是圆柱状的并且竖直堆叠在衬底上，使得所述沟道和所述存储器单元的长轴垂直于所述衬底的平面。4.根据权利要求1所述的存储器结构，其中：所述存储器单元的第二电极电连接至位线；所述源电极电连接至源极线；并且所述栅电极包括字线的一部分。5.根据权利要求1所述的存储器结构，其中，所述存储器单元包括磁阻式随机存取存储器(MRAM)单元。6.根据权利要求1所述的存储器结构，其中，所述存储器单元包括设置在所述第一电极和所述第二电极之间的磁隧道结(MTJ)。7.根据权利要求1所述的存储器结构，其中，所述沟道包括铟镓锌氧化物(IGZO)。8.一种存储器件，包括：衬底；源极线，设置在所述衬底上；字线，设置在所述源极线上方；位线，设置在所述字线上方；以及存储器结构，设置在所述源极线和所述位线之间，每个存储器结构包括：围绕栅极TFT，包括：源电极，电耦合至所述源极线之一；漏电极；沟道，电耦合至所述源电极和所述漏电极，所述沟道包括金属氧化物半导体材...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴咏捷，何彦忠，魏惠娴，游嘉榕，许秉诚，马礼修，林仲德，
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：