半导体器件及其制造方法技术

本公开涉及半导体器件及其制造方法。一种半导体器件包括：第一导线；第二导线，其设置在第一导线之上以与第一导线间隔开；以及选择器层，其设置在第一导线与第二导线之间并且包括电介质材料和以均匀的掺杂剂分布掺杂的掺杂剂。剂。剂。

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其制造方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利文件要求于2021年10月27日提交的第10
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2021
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0144323号韩国专利申请的优先权和权益，其整体通过引用并入本文。


[0003]本专利文件涉及存储电路或存储器件及其在电子设备或电子系统中的应用。

技术介绍

[0004]电气与电子行业朝向小型化、低功耗、高性能以及多功能性的近期趋势已促使半导体制造商聚焦于高性能、高容量的半导体器件。这种高性能、高容量的半导体器件的示例包括能够通过根据所施加的电压或电流而在不同的电阻状态之间进行切换来存储数据的存储器件。半导体器件可以包括电阻式随机存取存储器(RRAM)、相变随机存取存储器(PRAM)、铁电随机存取存储器(FRAM)、磁随机存取存储器(MRAM)以及电熔丝(E
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fuse)。

技术实现思路

[0005]本专利文件中公开的技术包括存储电路或存储器件及其在电子设备或电子系统中的应用以及电子设备的多种实施方式，其中半导体器件能够通过经由单个图案化工艺形成具有均匀的掺杂剂分布的掺杂选择器层来改善单元对单元的变化以及减小制造成本。
[0006]一方面，半导体器件可以包括：第一导线；第二导线，其设置在第一导线之上以与第一导线间隔开；以及选择器层，其设置在第一导线和第二导线之间并且包括电介质材料和以均匀的掺杂剂分布掺杂的掺杂剂。
[0007]另一方面，制造半导体器件的方法可以包括：在形成在衬底之上的电介质材料上形成沟槽；在沟槽中形成第一导线，使得第一导线和第一电介质层布置在衬底之上；在第一电介质层之上以相邻第一电介质层之间的第一中心到中心的距离形成分隔层，其中第一中心到中心的距离可以是相邻第一导线之间的中心到中心的距离的两倍，以及其中，分隔层包括电介质材料；在第一导线、第一电介质层和分隔层之上形成将要形成为选择器层的电介质材料层；以及通过以第一倾斜角对电介质材料层执行掺杂剂的第一离子注入并且通过以第二倾斜角对电介质材料层执行掺杂剂的第二离子注入来形成初始选择器层，其中，第一倾斜角可以在相对于垂直于层的表面的线的、与第二倾斜角相对的方向上，以及初始选择器层具有均匀的掺杂剂分布。
附图说明
[0008]图1A和图1B示出了基于本公开技术的一些实施方式的半导体器件。
[0009]图2示出了基于本公开技术的一些实施方式的可变电阻层中所包括的磁性隧道结(MTJ)结构的示例。
[0010]图3A至图3I是示出基于本公开技术的一些实施方式的用于制造半导体器件的示
例方法的剖视图。
具体实施方式
[0011]在下文中，将参考附图详细描述本公开的多种实施例。
[0012]图1A和图1B示出了基于本公开技术的一些实施方式的半导体器件。图1A是平面图，图1B是沿图1A的A
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A
’
线截取的剖视图。
[0013]参考图1A和图1B，半导体器件可以包括交叉点结构，该交叉点结构包括衬底100、第一导线110、第二导线130以及存储单元120，第一导线110形成在衬底100之上并在第一方向上延伸，第二导线130形成在第一导线110之上以与第一导线间隔开并在与第一方向交叉的第二方向上延伸，存储单元120设置在第一导线110和第二导线130之间的第一导线110和第二导线130的交叉处。
[0014]衬底100可以包括诸如硅的半导体材料。在衬底100中可以形成所需要的下部结构(未示出)。例如，衬底100可以包括与第一导线110和/或第二导线130电连接的驱动电路(未示出)以控制存储单元120的操作。在本专利文件中，导线可以指示在半导体器件中将两个或更多个电路元件电连接的导电结构。在一些实施方式中，导线包括字线和位线，字线在存储器件中用于控制对存储单元的访问，位线用于读出存储单元中存储的信息。在一些实施方式中，导线包括互连部，互连部在半导体器件中的不同的电路元件之间承载信号。
[0015]第一导线110和第二导线130可以分别连接到存储单元120的下端和上端，并且可以向存储单元120传输电压或电流以驱动存储单元120。当第一导线110作为字线时，第二导线130可以作为位线。相反地，当第一导线110作为位线时，第二导线130可以作为字线。第一导线110和第二导线130可以包括具有多种导电材料中的一种或更多种的单层结构或多层结构。导电材料的示例可以包括金属、金属氮化物或导电碳材料或其组合，但不限于此。例如，第一导线110和第二导线130可以包括钨(W)、钛(Ti)、钽(Ta)、铂(Pt)、铝(Al)、铜(Cu)、锌(Zn)、镍(Ni)、钴(Co)、铅(Pb)、钨氮化物(WN)、钨硅化物(WSi)、钛氮化物(TiN)、钛硅氮化物(TiSiN)、钛铝氮化物(TiAlN)、钽氮化物(TaN)、钽硅氮化物(TaSiN)、钽铝氮化物(TaAlN)、碳(C)、硅碳化物(SiC)或硅碳氮化物(SiCN)或其组合。
[0016]存储单元120可以布置成具有沿着第一方向和第二方向的行和列的矩阵，使得第一导线110和第二导线130之间的交叉区域重叠。在实施方式中，存储单元120中的每一个的尺寸可以基本等于或小于第一导线110和第二导线130的每一个对应对之间的交叉区域的尺寸。在另一个实施方式中，存储单元120中的每一个的尺寸可以大于第一导线110和第二导线130的每一个对应对之间的交叉区域的尺寸。
[0017]第一导线110、第二导线130和存储单元120之间的空间可以通过电介质层来填充。电介质层可以包括第一层间电介质层101、第二层间电介质层102、分隔层103、第三层间电介质层104、第四层间电介质层105、第五层间电介质层106和第六层间电介质层107。电介质层101至电介质层107中的每一个可以包括电介质材料。电介质材料的示例可以包括氧化物、氮化物或其组合。电介质层101至电介质层107中的每一个可以包括彼此相同的材料或彼此不同的材料。在一些实施方式中，半导体器件可以包括多个第一导线、多个第二导线以及多个选择器层，多个第一导线被构造成电连接半导体器件中的两个或更多个电路元件，多个第二导线被构造成电连接半导体器件中的两个或更多个电路元件并且设置在第一导
线之上以与第一导线间隔开，多个选择器层设置在第一导线和第二导线之间。在一个示例中，选择器层包括电介质材料和使用均匀的掺杂剂分布掺杂的掺杂剂。在一些实施方式中，半导体器件还包括：第一电介质层，其设置在第一导线之间的空间中；分隔层，其设置在选择器层之间的第一空间中以及在第一电介质层之上；以及第二电介质层，其设置在选择器层之间的第二空间中以及在第一电介质层之上。在这里，第一电介质层可以包括第一层间电介质层101，以及第二电介质层可以包括第五层间电介质层106。
[0018]存储单元120可以包括堆叠结构，该堆叠结构包括下电极层121、选择器层122、中间电极层123、可变电阻层124和上电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，包括：第一导线；第二导线，其设置在所述第一导线之上以与所述第一导线间隔开；以及选择器层，其：设置在所述第一导线和所述第二导线之间，并且包括电介质材料和以均匀的掺杂剂分布掺杂的掺杂剂。2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述电介质材料包括：硅氧化物、钛氧化物、铝氧化物、钨氧化物、铪氧化物、钽氧化物、铌氧化物、硅氮化物、钛氮化物、铝氮化物、钨氮化物、铪氮化物、钽氮化物、铌氮化物、硅氮氧化物、钛氮氧化物、铝氮氧化物、钨氮氧化物、铪氮氧化物、钽氮氧化物或铌氮氧化物，或者以下两种或更多种的组合：硅氧化物、钛氧化物、铝氧化物、钨氧化物、铪氧化物、钽氧化物、铌氧化物、硅氮化物、钛氮化物、铝氮化物、钨氮化物、铪氮化物、钽氮化物、铌氮化物、硅氮氧化物、钛氮氧化物、铝氮氧化物、钨氮氧化物、铪氮氧化物、钽氮氧化物或铌氮氧化物。3.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述掺杂剂包括硼B、氮N、碳C、磷P、砷As、铝Al、硅Si和锗Ge中的一种或更多种。4.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件还包括：第一电介质层，其设置在所述第一导线之间的空间中；分隔层，其设置在所述选择器层之间的第一空间中并且在所述第一电介质层之上；以及第二电介质层，其设置在所述选择器层之间的第二空间中并且在所述第一电介质层之上，其中，所述第一空间与所述第二空间不同，以及所述分隔层包括电介质材料，以及所述分隔层被设置成使得相邻分隔层之间的中心到中心的距离是相邻第一导线之间的中心到中心的距离的两倍。5.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述选择器层中的每一个包括第一部分和第二部分，其中，所述第一部分设置在所述第一导线之上，以及所述第二部分设置在所述第一电介质层之上以及所述第二电介质层之下，所述第一部分的第一侧壁与相邻分隔层接触，以及所述第一部分的第二侧壁的上部与相邻第二电介质层接触，以及所述第一部分的所述第二侧壁的下部与所述第二部分接触，以及所述第二部分的第一侧壁和第二侧壁与所述第一部分接触。6.根据权利要求4所述的半导体器件，其中，所述分隔层、所述第一电介质层以及所述第二电介质层包括彼此相同的电介质材料或彼此不同的电介质材料。7.根据权利要求1所述的半导体器件，其中，所述半导体器件还包括可变电阻层，所述可变电阻层设置在所述选择器层之上或之下。8.一种用于制造半导体器件的方法，包括：在形成在衬底之上的电介质材料上形成沟槽；在所述沟槽中形成第一导线，使得所述第一导线和第一电介质层布置在所述衬底之上；在所述第一电介质层之上以相邻第一电介质层之间的第一中心到中心的距...

【专利技术属性】
技术研发人员：河泰政，
申请(专利权)人：爱思开海力士有限公司，
类型：发明
国别省市：