存储器器件及其操作方法技术

一种存储器器件包括场效应晶体管和可变电容电容器。栅极结构包括栅极电介质和中间电极。该可变电容电容器包括：下电容器板，包括中间电极；上电容器板，包括控制栅极电极；以及可变电容节点电介质，并包括电场可编程金属氧化物材料。该电场可编程金属氧化物材料提供可变有效介电常数，并且数据位可作为可变电容节点电介质的介电状态存储在存储器器件中。该可变电容节点电介质提供其中的金属原子的可逆电场相依电阻率调制或可逆电场相依移动。本发明专利技术的实施例还涉及操作存储器器件的方法。的实施例还涉及操作存储器器件的方法。的实施例还涉及操作存储器器件的方法。

【技术实现步骤摘要】
存储器器件及其操作方法


[0001]本专利技术的实施例涉及存储器器件及其操作方法。

技术介绍

[0002]场效应晶体管的阈值电压受栅极电极的电容影响。如果栅极电压高于阈值电压，则场效应晶体管导通。如果栅极电压低于阈值电压，则场效应晶体管截止。常规电荷捕获存储器器件通常包括大的编程/擦除功率(大于5伏)，以实现金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)阈值电压调制。

技术实现思路

[0003]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种包括场效应晶体管和可变电容电容器的存储器器件，其中，场效应晶体管包括：源极区、漏极区和沟道区，在半导体材料层内；以及栅极结构，覆盖沟道区并包括栅极电介质和中间电极。其中，可变电容电容器包括：下电容器板，包括中间电极；上电容器板，与下电容器板竖直间隔开，其中，上电容器板包括控制栅极电极；以及可变电容节点电介质，位于下电容器板与上电容器板之间，并包括提供可变有效介电常数的电场可编程介电材料，并且数据位作为可变电容节点电介质的介电状态存储在存储器器件中。
[0004]根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种包括晶体管和可变电容电容器的存储器器件，其中，晶体管包括：源极区、漏极区和沟道区，在半导体材料层内；以及栅极结构，覆盖沟道区并包括栅极电介质和中间电极。其中，可变电容电容器包括：下电容器板，包括中间电极；上电容器板，与下电容器板竖直间隔开，其中，上电容器板包括控制栅极电极；以及可变电容节点电介质，位于下电容器板与上电容器板之间并包括金属氧化物材料，金属氧化物材料提供可逆电场相依电阻率调制。
[0005]根据本专利技术实施例的又一个方面，提供了一种操作存储器器件的方法，包括：提供包括场效应晶体管和可变电容电容器的存储器器件，其中，场效应晶体管包括具有栅极电介质和中间电极的栅极结构，并且可变电容电容器包括有包括中间电极的下电容器板、包括控制栅极电极上电容器板、和位于下电容器板与上电容器板之间的可变电容节点电介质，其中，中间电极电浮置时场效应晶体管的阈值电压取决于可变电容节点电介质的介电状态；将可变电容节点电介质的介电状态编程为选自第一介电状态和第二介电状态的状态，第一介电状态为可变电容电容器提供第一电容，第二介电状态为可变电容电容器提供第二电容；以及通过向控制栅极电极施加第一阈值电压与第二阈值电压之间的感测栅极电压来感测可变电容节点电介质的介电状态。
附图说明
[0006]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方面。应该注意，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。
[0007]图1A是根据本专利技术的实施例的在形成浅槽隔离结构、栅极介电材料层、中间电极材料层、可变电容节点介电材料层和控制栅极电极材料层之后的第一示例性结构的俯视图。
[0008]图1B是沿着图1A的竖直平面B
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B
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的第一示例性结构的竖直截面图。
[0009]图1C是沿着图1A的竖直平面C
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C
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0010]图2A是根据本专利技术的实施例的在形成控制栅极电极和可变电容节点电介质之后的第一示例性结构的俯视图。
[0011]图2B是沿着图2A的竖直平面B
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B
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0012]图2C是沿着图2A的竖直平面C
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C
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的第一示例性结构的竖直截面图。
[0013]图3A是根据本专利技术的实施例的在形成中间电极和栅极电介质之后的第一示例性结构的俯视图。
[0014]图3B是沿着图3A的竖直平面B
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B
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0015]图3C是沿着图3A的竖直平面C
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C
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0016]图4A是根据本专利技术的实施例的在形成源极/漏极延伸区和介电栅极间隔件之后的第一示例性结构的俯视图。
[0017]图4B是沿着图4A的竖直平面B
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B
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0018]图4C是沿着图4A的竖直平面C
‑
C
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0019]图5A是根据本专利技术的实施例的在形成源极/漏极区之后的第一示例性结构的俯视图。
[0020]图5B是沿着图5A的竖直平面B
‑
B
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0021]图5C是沿着图5A的竖直平面C
‑
C
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0022]图6A是根据本专利技术的实施例的在形成接触级介电层、接触通孔腔和金属
‑
半导体合金区之后的第一示例性结构的俯视图。
[0023]图6B是沿着图6A的竖直平面B
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B
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的第一示例性结构的竖直截面图。
[0024]图6C是沿着图6A的竖直平面C
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C
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0025]图7A是根据本专利技术的实施例的在形成接触通孔结构之后的第一示例性结构的俯视图。
[0026]图7B是沿着图7A的竖直平面B
‑
B
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0027]图7C是沿着图7A的竖直平面C
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C
’
的第一示例性结构的竖直截面图。
[0028]图8A是根据本专利技术的实施例的在形成浅槽隔离结构、牺牲介电层、伪栅极结构以及源极延伸区和漏极延伸区之后的第二示例性结构的俯视图。
[0029]图8B是沿着图8A的竖直平面B
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B
’
的第二示例性结构的竖直截面图。
[0030]图8C是沿着图8A的竖直平面C
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C
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的第二示例性结构的竖直截面图。
[0031]图9A是根据本专利技术的实施例的在形成伪间隔件、深源极区和深漏极区之后的第二示例性结构的俯视图。
[0032]图9B是沿着图9A的竖直平面B
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B
’
的第二示例性结构的竖直截面图。
[0033]图9C是沿着图9A的竖直平面C
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C
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的第二示例性结构的竖直截面图。
[0034]图10A是根据本专利技术的实施例的在除去伪结构之后的第二示例性结构的俯视图。
[0035]图10B是沿着图10A的竖直平面B
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B
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的第二示例性结构的竖直截面图。
[0036]图10C是沿着图10A的竖直平面C本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种包括场效应晶体管和可变电容电容器的存储器器件，其中，所述场效应晶体管包括：源极区、漏极区和沟道区，在半导体材料层内；以及栅极结构，覆盖所述沟道区并包括栅极电介质和中间电极，并且其中，所述可变电容电容器包括：下电容器板，包括所述中间电极；上电容器板，与所述下电容器板竖直间隔开，其中，所述上电容器板包括控制栅极电极；以及可变电容节点电介质，位于所述下电容器板与所述上电容器板之间，并包括提供可变有效介电常数的电场可编程介电材料，并且数据位作为所述可变电容节点电介质的介电状态存储在所述存储器器件中。2.根据权利要求1所述的存储器器件，还包括被配置为执行以下操作的感测电路：在感测步骤期间跨所述漏极区和所述源极区施加电压偏置；以及在所述感测步骤期间将向所述控制栅极电极施加感测栅极电压。3.根据权利要求2所述的存储器器件，其中，所述场效应晶体管具有两个稳定配置，包括：第一配置，其中，所述可变电容节点电介质具有第一有效介电常数，并且所述场效应晶体管具有第一阈值电压；以及第二配置，其中，所述可变电容节点电介质具有第二有效介电常数，并且所述场效应晶体管具有第二阈值电压，其中，所述感测栅极电压大于所述第一阈值电压并且小于所述第二阈值电压。4.根据权利要求1所述的存储器器件，还包括：中间电极接触通孔结构，与所述中间电极的顶面接触；以及控制电极接触通孔结构，与所述控制栅极电极的顶面接触。5.根据权利要求4所述的存储器器件，还包括：编程电路，被配置为相对于所述中间电极向所述控制栅极电极施加具有第一极性的编程电压；以及擦除电路，被配置为相对于所述中间电极向所述控制栅极电极施加具有第二极性的擦除电压，所述第二极性与所述第一极性相反。6.根据权利要求5所述的存储器器件，还包括接地开关，所述接地开关连接至所述中间电极并被配置为向所述中间电极提供选自以下各项的状态：第一状态，其中，所述中间电极是电浮置的；以及第二状态，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：江法伸，陈侠威，金海光，匡训冲，
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：