竖直晶体管阵列和用于形成竖直晶体管阵列的方法技术

本申请涉及竖直晶体管阵列和用于形成竖直晶体管阵列的方法。竖直晶体管阵列包括个别竖直晶体管的间隔开的柱，其个别地包括上部源极/漏极区、下部源极/漏极区和竖直地位于它们之间的沟道区。上部源极/漏极区包括柱中的个别柱中的导体氧化物材料。沟道区包括个别柱中的氧化物半导体材料。下部源极/漏极区包括个别柱中的位于个别柱中的第二导电氧化物材料顶上且直接抵靠第二导电氧化物材料的第一导电氧化物材料。水平延长且间隔开的导体线在列方向上个别地互连相应多个竖直晶体管。导体线个别地包括位于金属材料顶上且直接抵靠金属材料的第二导电氧化物材料。第一导电氧化物材料、第二导电氧化物材料和金属材料相对彼此包括不同组分。括不同组分。括不同组分。

【技术实现步骤摘要】
竖直晶体管阵列和用于形成竖直晶体管阵列的方法


[0001]本文中所公开的实施例涉及竖直晶体管阵列和形成竖直晶体管阵列的方法。

技术介绍

[0002]存储器是一种类型集成电路系统且在计算机系统中用于存储数据。存储器可制造于个别存储器单元的一或多个阵列中。可使用数字线(其也可称为位线、数据线或感测线)和存取线(其也可称为字线)来写入到存储器单元或从存储器单元读取。数字线可沿着阵列的列以导电方式互连存储器单元，且存取线可沿着阵列的行以导电方式互连存储器单元。每一存储器单元可通过数字线与存取线的组合唯一地寻址。
[0003]存储器单元可以是易失性的、半易失性的或非易失性的。非易失性存储器单元可在不通电的情况下将数据存储很长一段时间。通常将非易失性存储器指定为具有至少约10年保持时间的存储器。易失性存储器耗散，且因此刷新/重写以维持数据存储。易失性存储器可具有数毫秒或更短的保持时间。无论如何，存储器单元配置成以至少两个不同可选状态保持或存储存储器。在二进制系统中，所述状态视为“0”或“1”。在其它系统中，至少一些个别存储器单元可配置成存储多于两个层级或状态的信息。
[0004]场效应晶体管是可用于存储器单元中的一种类型的电子组件。这些晶体管包括一对导电源极/漏极区，所述一对导电源极/漏极区在其间具有半导电沟道区。导电栅极与沟道区相邻且通过薄的栅极绝缘体与所述沟道区分隔开。向栅极施加合适的电压允许电流通过沟道区从源极/漏极区中的一个流动到另一个。当从栅极去除电压时，很大程度上防止电流流过沟道区。栅极绝缘体可能够在至少两个保持电容性状态之间编程，借此晶体管是非易失性的。或者，栅极绝缘体可能不能够如此，借此晶体管是易失性的。无论如何，场效应晶体管还可包含额外结构，例如作为栅极绝缘体与导电栅极之间的栅极构造的部分的可以可逆方式编程的电荷存储区。
[0005]电容器是可用于存储器单元中的另一类型的电子组件。电容器具有通过电绝缘材料分隔开的两个电导体。作为电场的能量可以静电方式存储在这种材料内。取决于绝缘体材料的组分，所存储的场将是易失性的或非易失性的。举例来说，仅包含SiO2的电容器绝缘体材料将是易失性的。一种类型的非易失性电容器是铁电电容器，所述铁电电容器具有铁电材料作为绝缘材料的至少部分。铁电材料的特征在于具有两个稳定极化状态且由此可包括电容器和/或存储器单元的可编程材料。铁电材料的极化状态可通过施加合适的编程电压来改变，且在去除编程电压之后保持(至少一段时间)。每一极化状态具有与另一极化状态不同的电荷存储电容，且其理想地可用于写入(即，存储)和读取存储器状态而不反转极化状态，直到需要反转这一极化状态为止。不太合意地，在具有铁电电容器的某一存储器中，读取存储器状态的动作会反转极化。因此，在确定极化状态后，对存储器单元进行重写以紧接在其确定之后将存储器单元置于预读取状态中。无论如何，归因于形成电容器的一部分的铁电材料的双稳态特性，并入有铁电电容器的存储器单元理想地是非易失性的。其它可编程材料可用作电容器绝缘体以使电容器为非易失性的。
[0006]电容器和晶体管当然可用于除存储器电路系统以外的集成电路中，且制造成可或可不为存储器阵列的至少部分的阵列。

技术实现思路

[0007]在一个方面中，本申请提供一种竖直晶体管阵列，其包括：个别竖直晶体管的间隔开的柱；所述间隔开的柱个别地包括上部源极/漏极区、下部源极/漏极区和竖直地位于所述上部源极/漏极区与所述下部源极/漏极区之间的沟道区；所述上部源极/漏极区包括所述柱中的个别柱中的导体氧化物材料，所述沟道区包括所述个别柱中的氧化物半导体材料，所述下部源极/漏极区包括所述个别柱中的位于所述个别柱中的第二导电氧化物材料顶上且直接抵靠所述第二导电氧化物材料的第一导电氧化物材料；水平延长且间隔开的导体线，其在列方向上个别地互连所述竖直晶体管中的相应多个竖直晶体管，所述导体线个别地包括位于金属材料顶上且直接抵靠所述金属材料的所述第二导电氧化物材料；所述第一导电氧化物材料、所述第二导电氧化物材料和所述金属材料相对彼此包括不同组分；所述导体线的所述第二导电氧化物材料位于所述相应多个竖直晶体管的所述个别柱的所述下部源极/漏极区的所述第二导电氧化物材料下方且直接抵靠所述第二导电氧化物材料；水平延长且间隔开的导电栅极线，其个别地以操作方式位于所述个别柱的所述沟道区的所述氧化物半导体材料旁边，且在行方向上个别地互连相应多个所述竖直晶体管；和导电结构，其在所述行方向上横向地位于所述间隔开的导体线中的紧邻的间隔开的导体线之间且与所述紧邻的间隔开的导体线间隔开，所述导电结构个别地包括高于所述导体线的所述金属材料的顶部表面的顶部表面。
[0008]在另一方面中，本申请提供一种竖直晶体管阵列，其包括：个别竖直晶体管的间隔开的柱；所述间隔开的柱个别地包括上部源极/漏极区、下部源极/漏极区和竖直地位于所述上部源极/漏极区与所述下部源极/漏极区之间的沟道区；所述上部源极/漏极区包括所述柱中的个别柱中的导体氧化物材料，所述沟道区包括所述个别柱中的氧化物半导体材料，所述下部源极/漏极区包括所述个别柱中的第一导电氧化物材料；水平延长且间隔开的导体线，其在列方向上个别地互连所述竖直晶体管中的相应多个竖直晶体管，所述导体线个别地包括位于金属材料顶上且直接抵靠所述金属材料的所述第二导电氧化物材料；所述第一导电氧化物材料、所述第二导电氧化物材料和所述金属材料相对彼此包括不同组分；所述导体线的所述第二导电氧化物材料位于所述相应多个竖直晶体管的所述个别柱的所述下部源极/漏极区的所述第一导电氧化物材料下方且直接抵靠所述第一导电氧化物材料；水平延长且间隔开的导电栅极线，其个别地以操作方式位于所述个别柱的所述沟道区的所述氧化物半导体材料旁边，且在行方向上个别地互连相应多个所述竖直晶体管；和导电结构，其在所述行方向上横向地位于所述间隔开的导体线中的紧邻的间隔开的导体线之间且与所述紧邻的间隔开的导体线间隔开，所述导电结构个别地包括高于所述导体线的所述金属材料的顶部表面的顶部表面。
[0009]在另一方面中，本申请提供一种竖直晶体管阵列，其包括：个别竖直晶体管的间隔开的柱；所述间隔开的柱个别地包括沟道区上方的上部源极/漏极区，所述上部源极/漏极区包括所述柱中的个别柱中的导体氧化物材料，所述沟道区包括所述个别柱中的氧化物半导体材料；水平延长且间隔开的导体线，其在列方向上个别地互连所述竖直晶体管中的相
应多个竖直晶体管；所述导体线个别地包括第一导电氧化物材料、第二导电氧化物材料和金属材料；所述第一导电氧化物材料、所述第二导电氧化物材料和所述金属材料相对彼此包括不同组分；所述导体线中的所述第一导电氧化物材料位于所述导体线中的所述第二导电氧化物材料顶上且直接抵靠所述第二导电氧化物材料，所述导体线中的所述第二导电氧化物材料位于所述导体线中的所述金属材料顶上且直接抵靠所述金属材料，所述导体线的所述第一导电氧化物材料位于所述相应多个竖直晶体管的所述个别柱的所述沟道区的所述氧化物半导体材料下方且直接抵靠所述氧化物半导体材料；水平延长且间隔本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种竖直晶体管阵列，其包括：个别竖直晶体管的间隔开的柱；所述间隔开的柱个别地包括上部源极/漏极区、下部源极/漏极区以及竖直地位于所述上部源极/漏极区与所述下部源极/漏极区之间的沟道区；所述上部源极/漏极区包括所述柱中的个别柱中的导体氧化物材料，所述沟道区包括所述个别柱中的氧化物半导体材料，所述下部源极/漏极区包括所述个别柱中的位于所述个别柱中的第二导电氧化物材料顶上且直接抵靠所述第二导电氧化物材料的第一导电氧化物材料；水平延长且间隔开的导体线，其在列方向上个别地互连所述竖直晶体管中的相应多个竖直晶体管，所述导体线个别地包括位于金属材料顶上且直接抵靠所述金属材料的所述第二导电氧化物材料；所述第一导电氧化物材料、所述第二导电氧化物材料以及所述金属材料相对彼此包括不同组分；所述导体线的所述第二导电氧化物材料位于所述相应多个竖直晶体管的所述个别柱的所述下部源极/漏极区的所述第二导电氧化物材料下方且直接抵靠所述第二导电氧化物材料；水平延长且间隔开的导电栅极线，其个别地以操作方式位于所述个别柱的所述沟道区的所述氧化物半导体材料旁边，且在行方向上个别地互连相应多个所述竖直晶体管；以及导电结构，其在所述行方向上横向地位于所述间隔开的导体线中的紧邻的间隔开的导体线之间且与所述紧邻的间隔开的导体线间隔开，所述导电结构个别地包括高于所述导体线的所述金属材料的顶部表面的顶部表面。2.根据权利要求1所述的阵列，其中操作中的所述导电结构充当所述紧邻的导体线之间的寄生电容缓冲器。3.根据权利要求1所述的阵列，其中所述导电结构直接电耦合到在所述导体线下方间隔开的共同导体。4.根据权利要求1所述的阵列，其中所述个别柱中的所述第一导电氧化物材料厚于所述个别柱中的所述第二导电氧化物材料。5.根据权利要求1所述的阵列，其中所述导体线的所述第二导电氧化物材料以及所述个别柱的所述下部源极/漏极区的所述第二导电氧化物材料相对彼此具有相同厚度。6.根据权利要求1所述的阵列，其中所述导体线中的所述金属材料厚于所述导体线中的所述第二导电氧化物材料。7.根据权利要求1所述的阵列，其中所述金属材料包括元素金属、元素金属的合金或导电金属氮化物中的至少一种。8.根据权利要求1所述的阵列，其中所述金属材料不含任何可检测传导氧化物。9.根据权利要求1所述的阵列，其中所述导电结构是在所述列方向上沿着所述紧邻的导体线水平延长的导电线。10.根据权利要求1所述的阵列，其中所述导电结构是在所述列方向上沿着所述紧邻的导体线相对彼此间隔开的导电柱。11.根据权利要求1所述的阵列，其中所述氧化物半导体材料包括以下中的一或多种：Zn
x
Sn
y
O、In
x
Zn
y
O、Zn
x
O、In
x
Ga
y
Zn
z
O、In
x
Ga
y
Si
z
O
a
、In
x
W
y
O、In
x
O、Sn
x
O、Ti
x
O、Zn
x
ON
z
、Mg
x
Zn
y
O、Zr
x
In
y
Zn
z
O、Hf
x
In
y
Zn
z
O、Sn
x
In
y
Zn
z
O、Al
x
Sn
y
In
z
Zn
a
O、Si
x
In
y
Zn
z
O、Al
x
Zn
y
Sn
z
O、Ga
x
Zn
y
Sn
z
O、Zr
x
Zn
y
Sn
z
O以及In
x
Ga
y
Si
z
O。
12.根据权利要求1所述的阵列，其中所述第一导电氧化物材料以及所述第二导电氧化物材料包括氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化钛以及氧化钌中的至少一种。13.根据权利要求1所述的阵列，其中所述上部源极/漏极区的所述导体氧化物材料包括位于第二导体氧化物材料上方且直接抵靠所述第二导体氧化物材料的第一导体氧化物材料，所述第一导体氧化物材料以及所述第二导体氧化物材料相对彼此包括不同组分。14.根据权利要求13所述的阵列，其中所述第一导体氧化物材料以及所述第二导电氧化物材料相对彼此具有相同组分。15.根据权利要求13所述的阵列，其中所述第二导体氧化物材料以及所述第一导电氧化物材料相对彼此具有相同组分。16.根据权利要求13所述的阵列，其中，所述第一导体氧化物材料以及所述第二导电氧化物材料相对彼此具有相同组分；且所述第二导体氧化物材料以及所述第一导电氧化物材料相对彼此具有相同组分。17.根据权利要求13所述的阵列，其中所述第一导体氧化物材料以及所述第二导体氧化物材料包括氧化铟锡、氧化铟、氧化锡、氧化锌、氧化钛以及氧化钌中的至少一种。18.根据权利要求1所述的阵列，其中所述竖直晶体管包括存储器阵列的个别存储器单元。19.根据权利要求1所述的阵列，其包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宜芳，J，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：