具有非欧姆装置和电容器的集成存储器制造方法及图纸

一些实施例包含一种存储器单元，所述存储器单元具有位于晶体管源极/漏极区与电容器之间的非欧姆装置。一些实施例包含一种存储器单元，所述存储器单元具有晶体管，所述晶体管具有第一源极/漏极区、第二源极/漏极区和位于所述第一源极/漏极区与所述第二源极/漏极区之间的沟道区。电容器通过非欧姆装置电耦合到所述第二源极/漏极区。所述非欧姆装置包含响应于沿所述沟道区的电性质而改变电导率的非欧姆装置材料。当沿所述沟道区的所述电性质低于阈值电平时，所述非欧姆装置材料具有高电阻率模式，且当沿所述沟道区的所述电性质符合或超出所述阈值电平时，转变为低电阻率模式。一些实施例包含一种存储器阵列。实施例包含一种存储器阵列。实施例包含一种存储器阵列。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有非欧姆装置和电容器的集成存储器
[0001]相关专利数据
[0002]本申请案主张2019年12月19日申请的美国专利申请案第16/721,006号的权益，所述申请案的揭露内容以引用的方式并入本文中。


[0003]集成存储器；例如，铁电随机存取存储器(FeRAM)、动态随机存取存储器等。

技术介绍

[0004]持续目标是实现集成存储器的不断提高水平的集成。有关目标是增加存储器组件的充填密度。还期望开发具有强信号、在大量读取/写入循环中的良好耐久性、快速存取速率、对单元到单元干扰机制的防护等的集成存储器。
[0005]存储器可利用个别地包括与电容器组合的存取晶体管的存储器单元(存储器装置)。如果存储器为铁电随机存取存储器(FeRAM)，则电容器可为铁电电容器，或如果存储器为传统的动态随机存取存储器(DRAM)，则可为非铁电电容器。
[0006]期望开发改进的存储器装置，且开发并入有此类装置的改进的存储器阵列。
[0007]本文中所描述的专利技术可利用非欧姆装置。图1以图形方式比较常规欧姆装置与常规非欧姆装置。
[0008]上部图展示欧姆装置的电流(I)与电压(V)，且展示电压与电流之间的线性关系。
[0009]相比之下，下部曲线展示非欧姆装置的电流(I)与电压(V)，且展示电压与电流之间的非线性关系。具体地说，下部曲线展示在随着电压的增加电流缓慢增加的曲线的区2内，非欧姆装置具有高电阻率(低电导率)模式，且在随着电压的增加电流快速增加的曲线的区4内，具有低电阻率(高电导率)模式。在过渡区3内，高电阻率模式转变为低电阻率模式。
[0010]在一些应用中，非欧姆装置可为在暴露于逐渐增加的电流和/或逐渐增加电压时从高电阻率模式改变为低电阻率模式的装置。
[0011]参考图2A和2B描述实例非欧姆装置10。装置10可为导电桥接装置。装置在图2A中以高电阻率模式展示，且在图2B中以低电阻率模式展示。
[0012]装置10包含第一导电电极12、第二导电电极14和位于电极12与14之间的绝缘材料16。绝缘材料可包括具有在其中分散有银或铜的一或多种氧化物。
[0013]图2B的低电阻模式具有延伸穿过绝缘材料16以将第一电极12和第二电极14彼此电耦合的导电丝18。相比之下，图2A的高电阻模式仅具有形成于其中的丝18的一部分(或可不具有形成于其中的丝)，且因此在第一电极12与第二电极14之间不具有导电耦合。
[0014]在一些应用中，由于设置在电极12与14之间的电压差分，因此丝18可跨绝缘材料16增长。因此，装置10将仍然处于高度电阻率模式(即图1的非欧姆装置的模式2)，直到在电极12与14之间提供阈值电压。阈值电压将感应丝18的形成，且因此引起图2B中所展示的低电阻率模式(即，图1的非欧姆装置的模式4)的形成。
[0015]尽管上文的描述指示利用电压差分形成丝18，但应理解，丝18可替代地描述为由于电极12与14之间提供的阈值电流而形成，且穿过绝缘材料16。
[0016]参考图3A和3B描述另一实例非欧姆装置10a。装置包含第一电极12和第二电极14，且包含位于第一电极与第二电极之间的相变材料20。相变材料可包含一或多种硫属化物。在图3A的配置中，相变材料20的全部在第一相21内。
[0017]在图3A中，装置10a处于高电阻率模式(类似于非欧姆装置图1的模式2)，且在图3B中，处于低电阻率模式(类似于图1的非欧姆装置的模式4)。低电阻率模式包含相变材料20的区，所述区已转变为具有第二相23(通过区22内的影线以图解方式说明)的区22。第二相23与第一相21不同。第二相23具有比第一相21更高的电导率(更低的电阻)。
[0018]在一些应用中，由于在电极12与14之间跨材料20的区提供阈值电压(和/或阈值电流)，因此材料20可从第一相21转变为第二相23。
附图说明
[0019]图1以图形方式比较现有技术欧姆装置与现有技术非欧姆装置。
[0020]图2A和2B展示处于高电阻率模式(图2A)和低电阻率模式(图2B)的实例现有技术非欧姆装置。
[0021]图3A和3B展示处于高电阻率模式(图3A)和低电阻率模式(图3B)的另一实例现有技术非欧姆装置。
[0022]图4为包括实例存储器单元的实例集成组合件的区的图解横截面侧视图。
[0023]图5为包括实例存储器单元的实例集成组合件的区的图解示意图。
[0024]图6为包括实例存储器阵列的区的实例集成组合件的区的图解横截面侧视图。
[0025]图7为包括实例存储器阵列的区的实例集成组合件的区的图解示意图。
具体实施方式
[0026]常规存储器(例如，FeRAM、DRAM)可包含与存取晶体管(例如，FeRAM的铁电电容器和DRAM的非铁电电容器)的源极/漏极区耦合的电容器。电容器可并入到存储器单元中。源极/漏极区为存取晶体管的两个源极/漏极区中的一个，其中源极/漏极区中的另一个与数字线耦合。沟道区在两个源极/漏极区之间延伸。栅极可接近沟道区，且可在存取晶体管的操作期间用于控制沿沟道区的电流。在与存储器单元相关联的读取/写入操作期间，源极/漏极区可通过沟道区彼此电耦合，否则不彼此电耦合。
[0027]常规存储器的问题是，即使在源极/漏极区不彼此电耦合的操作模式下，电流也可通过沟道区从电容器泄漏。问题是，此类泄漏可能导致数据丢失。
[0028]相对于具有水平延伸的沟道区的存取晶体管，对于具有竖直延伸的沟道区的存取晶体管，泄漏可变得更严重，这是由于多晶硅通常用在竖直延伸的沟道区内且单晶硅通常用在水平延伸的沟道区内。多晶硅可具有影响装置特性和导致栅致漏极泄漏(GIDL)和/或其它泄漏机制的晶界和/或晶间缺陷。
[0029]一些实施例包含存储器，所述存储器具有通过非欧姆装置与存取晶体管的源极/漏极区耦合的电容器(铁电电容器或非铁电电容器)。非欧姆装置可减少或甚至排除与常规铁电存储器相关联的成问题的泄漏。
[0030]图4展示具有实例存储器装置32的集成组合件30的一部分。
[0031]装置32包含存取晶体管34、非欧姆装置36和电容器38。
[0032]存取晶体管34包含一对源极/漏极区40和42，且包含在源极/漏极区40与42之间延伸的沟道区44。在所说明的实施例中，沟道区竖直延伸。源极/漏极区40和42可分别称作上部源极/漏极区和下部源极/漏极区。在一些实施例中，源极/漏极区40和42中的一个可称作第一源极/漏极区，而另一个称作第二源极/漏极区。
[0033]区40、42和44在半导体材料46内。半导体材料46可包括任何合适的组合物；且在一些实施例中可包括以下中的一或多种、基本上由其组成或由其组成：硅、锗、III/V半导体材料(例如，磷化镓)、半导体氧化物等；其中术语III/V半导体材料是指包括选自周期表的第III和第V族(其中第III和第V族是旧命名法，且现在称作本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种存储器单元，其包括位于晶体管源极/漏极区与电容器之间的非欧姆装置。2.根据权利要求1所述的存储器单元，所述存储器单元为单晶体管单电容器存储器单元。3.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述电容器为铁电电容器。4.根据权利要求3所述的存储器单元，其中所述铁电电容器具有板电极和存储节点，且不具有从所述存储节点延伸到所述板电极的泄漏装置。5.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述电容器为非铁电电容器。6.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置不作为存储器元件操作。7.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述晶体管包括栅极，且其中不将负电压施加到所述栅极。8.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置包含Ag、Cu、HfO、TiO和CuS中的一或多种；其中化学式指示主要成分而不是具体化学计量。9.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置包含硫属化物。10.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置为二端选择装置。11.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置为混合离子电子导体。12.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置为双向阈值开关。13.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置为导电桥接装置。14.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置为相变装置。15.根据权利要求14所述的存储器单元，其中所述相变装置包含相变材料，所述相变材料包括锗、锑、碲和铟中的一或多种。16.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置包含混合离子电子传导材料。17.根据权利要求16所述的存储器单元，其中所述混合离子电子传导材料包含SrTiO、TiO、CeO、LiFePO和LaCuO中的一或多种；其中所述化学式指示主要成分而不是具体化学计量。18.根据权利要求1所述的存储器单元，其中所述非欧姆装置包含具有过渡元素的金属绝缘体。19.根据权利要求18所述的存储器单元，其中所述过渡元素为钒。20.根据权利要求19所述的存储器单元，其中所述金属绝缘体为VO，其中所述化学式指示主要成分而不是具体化学计量。21.根据权利要求18所述的存储器单元，其中所述过渡元素为铌。22.根据权利要求21所述的存储器单元，其中所述金属绝缘体为NbO，其中所述化学式指示主要成分而不是具体化学计量。23.根据权利要求1所述的存储器单元，其中：所述源极/漏极区为第一源极/漏极区；所述晶体管包含从所述第一源极/漏极区偏移沟道区的第二源极/漏极区；且所述第二源极/漏极区与数字线电耦合。24.根据权利要求23所述的存储器单元，其中所述沟道区在所述第一源极/漏极区与所述第二源极/漏极区之间竖直延伸。
25.根据权利要求24所述的存储器单元，其中：所述电容器包含与所述非欧姆装置电耦合的第一电极、从所述第一电极偏移的第二电极和位于所述第一电极与所述第二电极之间的绝缘材料；所述第一电极配置为向上敞开容器；且所述绝缘材料和所述第二电极延伸到所述向上敞开容器中。26.一种存储器单元，其包括位于具有竖直延伸的沟道区的存取晶体管与电容器之间的非欧姆装置。27.根据权利要求26所述的存储器单元，其中所述沟道区包括多晶硅。28.根据权利要求26所述的存储器单元，其中所述电容器为铁电电容器。29.根据权利要求26所述的存储器单元，其中所述电容器为非铁电电容器。30.一种存储器单元，其包括：晶体管，其具有第一源极/漏极区、第二源极/漏极区和位于所述第一源极/漏极区与所述第二源极/漏极区之间的沟道区；和电容器，其通过非欧姆装置电耦合到所述第二源极/漏极区；所述非欧姆装置包含响应于沿所述沟道区的电性质而改变电导率的非欧姆装置材料；当沿所述沟道区的所述电性质低于阈值电平时，所述非欧姆装置材料具有高电阻率模式，且当沿所述沟道区的所述电性质符合或超出所述阈值电平时，转...

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