动态随机存储单元及其制备方法、动态随机存储器技术

本申请实施例提供了一种动态随机存储单元及其制备方法、动态随机存储器。该动态随机存储单元，包括：晶体管区，包括依次层叠的栅极结构、第一绝缘层、第一导电层和金属氧化物层；电容区，包括依次层叠的第一绝缘层、第一导电层、第二绝缘层和金属氧化物层；其中，第一导电层包括相互间隔的源极结构和漏极结构，源极结构位于晶体管区，漏极结构的一部分位于晶体管区，另一部分位于电容区。本申请实施例提供的动态随机存储单元采用金属氧化物层代替传统的单晶硅材料，有效提高了动态随机存储器的性能。能。能。

【技术实现步骤摘要】
动态随机存储单元及其制备方法、动态随机存储器


[0001]本申请涉及半导体
，具体而言，本申请涉及一种动态随机存储单元及其制备方法、动态随机存储器。

技术介绍

[0002]动态随机存储器通常以一个电容和一个晶体管为一个动态随机存储单元排成二维矩阵。基本的操作机制分为Read(读)和Write(写)，通过晶体管的开闭来控制电容的充电或放电，进而实现对数据的存储或读取。
[0003]受益于自身的电路结构简单，动态随机存储器被广泛应用。但是现有的动态随机存储器存在性能难以提高的问题，这可能会制约动态随机存储器的进一步发展或应用。

技术实现思路

[0004]本申请针对现有方式的缺点，提出一种动态随机存储单元及其制备方法、动态随机存储器，用以解决现有技术存在动态随机存储器存在性能难以提高的技术问题。
[0005]第一个方面，本申请实施例提供了一种动态随机存储单元，包括但不限于：
[0006]晶体管区，包括但不限于依次层叠的栅极结构、第一绝缘层、第一导电层和金属氧化物层；
[0007]电容区，包括但不限于依次层叠的第一绝缘层、第一导电层、第二绝缘层和金属氧化物层；
[0008]其中，第一导电层包括但不限于相互间隔的源极结构和漏极结构，源极结构位于晶体管区，漏极结构的一部分位于晶体管区，另一部分位于电容区。
[0009]在一个实施例中，位于电容区的至少部分漏极结构包括但不限于：第一本体部和至少一个第一延伸部；第一本体部位于第一绝缘层靠近金属氧化物层的一侧；第一延伸部的一端与第一本体部连接，另一端向远离第一本体部的一侧延伸；
[0010]位于电容区的至少部分金属氧化物层包括但不限于：第二本体部和至少一个第二延伸部；第二延伸部的一端与第二本体部靠近第一绝缘层的一侧连接，另一端向靠近第一绝缘层的一侧延伸；
[0011]第一延伸部与第二延伸部相互啮合。
[0012]在一个实施例中，第一延伸部和/或第二延伸部具备以下至少一种特征：
[0013]至少部分第一延伸部相互平行；
[0014]至少部分第一延伸部与第一本体部相垂直；
[0015]至少部分第一延伸部为梳齿状结构；
[0016]至少部分第一延伸部的外径随远离第一本体部的方向逐渐减小；
[0017]至少部分第二延伸部相互平行；
[0018]至少部分第二延伸部与第二本体部相垂直；
[0019]至少部分第二延伸部为梳齿状结构；
[0020]至少部分第二延伸部的外径随远离第二本体部的方向逐渐减小。
[0021]在一个实施例中，位于电容区的至少部分金属氧化物层的电阻小于位于晶体管区的金属氧化物层的电阻。
[0022]在一个实施例中，栅极结构的第一尺寸不小于5纳米且不大于500纳米，栅极结构的第二尺寸不小于1纳米且不大于100纳米；第一尺寸是栅极结构的靠近源极结构的一边与靠近漏极结构的另一边之间的最大距离；第二尺寸是栅极结构的靠近金属氧化物层的一侧与远离金属氧化物层的另一侧之间的最大距离；
[0023]和/或，第一绝缘层的靠近栅极结构的一侧与靠近金属氧化物层的另一侧之间的最小距离不小于1纳米、且不大于50纳米；
[0024]和/或，第一导电层靠近第一绝缘层的一侧与远离第一绝缘层的另一侧之间的最大距离不大于20纳米。
[0025]在一个实施例中，动态随机存储器还包括但不限于：保护层；
[0026]保护层位于金属氧化物层远离第一导电层的一侧。
[0027]第二个方面，本申请实施例提供了一种动态随机存储器，包括但不限于：衬底、以及位于衬底一侧的至少一个如第一个方面提供的动态随机存储单元。
[0028]在一个实施例中，动态随机存储器包括但不限于第一动态随机存储单元和第二动态随机存储单元；
[0029]第一动态随机存储单元中的栅极结构位于衬底的一侧；
[0030]第二动态随机存储单元中的栅极结构位于第一动态随机存储单元中的保护层远离衬底的一侧。
[0031]第三个方面，本申请实施例提供了一种动态随机存储单元的制备方法，包括但不限于：
[0032]在基材上制作栅极结构，并使得栅极结构位于晶体管区；
[0033]在基材和栅极结构上制作第一绝缘层；
[0034]在第一绝缘层上沉积第一金属材料，并图案化得到第一导电层；第一导电层包括但不限于相互间隔的源极结构和漏极结构，源极结构位于晶体管区，漏极结构的一部分位于晶体管区，另一部分位于电容区；
[0035]在位于电容区的漏极结构上制作第二绝缘层；
[0036]在源极结构、露出的漏极结构、以及第二绝缘层上制作金属氧化物层。
[0037]在一个实施例中，在第一绝缘层上沉积第一金属材料，并图案化得到第一导电层，包括但不限于：
[0038]在第一绝缘层上沉积第一金属材料；
[0039]对第一金属材料进行刻蚀，以露出部分第一绝缘层、以及被露出的第一绝缘层间隔开的源极结构和漏极结构，并且使得位于电容区的至少部分漏极结构包括但不限于：第一本体部和至少一个第一延伸部；第一本体部位于第一绝缘层靠近金属氧化物层的一侧；第一延伸部的一端与第一本体部连接，另一端向远离第一本体部的一侧延伸。
[0040]在一个实施例中，在第一绝缘层上沉积第一金属材料之后，以及对第一金属材料进行刻蚀之前，还包括但不限于：对第一金属材料进行打磨减薄至指定厚度。
[0041]在一个实施例中，在源极结构、露出的漏极结构、以及第二绝缘层上制作金属氧化
物层，包括但不限于：
[0042]在源极结构、露出的漏极结构、以及第二绝缘层上沉积金属氧化物材料；
[0043]向部分金属氧化物材料掺杂指定离子，得到金属氧化物层；其中，位于电容区的至少部分金属氧化物层的电阻小于位于晶体管区的金属氧化物层的电阻。
[0044]在一个实施例中，在源极结构、露出的漏极结构、以及第二绝缘层上制作金属氧化物层之后，还包括但不限于：在金属氧化物层上制作保护层。
[0045]本申请实施例提供的技术方案带来的有益技术效果包括但不限于：
[0046]1、采用金属氧化物层代替传统的单晶硅材料作为动态随机存储单元中晶体管器件结构的沟道材料，使得器件的沉积和生长能够摆脱衬底束缚，实现三维方向的堆叠，有利于提高动态随机存储单元中器件的集成度，进而提高动态随机存储器的数据存储量，提高动态随机存储器的性能；
[0047]2、利用金属氧化物层位于动态随机存储单元的电容区的部分作为电容器件结构的一个极板，有利于合并制备工序，降低成本、提高生产效率以及实现膜层减薄；并且，电容器件结构的大小可以由第一导电层中位于电容区的漏极结构(即电容器件结构的另一个极板)来定义，不需要对金属氧化物层进行刻蚀，也有利于节约制备工序；
[0048]3、充分利用金属氧化物层的载流子迁移率高于单晶硅的特性，可以大大提高动态随机存储单元中晶体管器件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动态随机存储单元，其特征在于，包括：晶体管区，包括依次层叠的栅极结构、第一绝缘层、第一导电层和金属氧化物层；电容区，包括依次层叠的所述第一绝缘层、所述第一导电层、第二绝缘层和所述金属氧化物层；其中，所述第一导电层包括相互间隔的源极结构和漏极结构，所述源极结构位于所述晶体管区，所述漏极结构的一部分位于所述晶体管区，另一部分位于所述电容区。2.根据权利要求1所述的动态随机存储单元，其特征在于，位于所述电容区的至少部分所述漏极结构包括：第一本体部和至少一个第一延伸部；所述第一本体部位于所述第一绝缘层靠近所述金属氧化物层的一侧；所述第一延伸部的一端与所述第一本体部连接，另一端向远离所述第一本体部的一侧延伸；位于所述电容区的至少部分所述金属氧化物层包括：第二本体部和至少一个第二延伸部；所述第二延伸部的一端与所述第二本体部靠近所述第一绝缘层的一侧连接，另一端向靠近所述第一绝缘层的一侧延伸；所述第一延伸部与所述第二延伸部相互啮合。3.根据权利要求2所述的动态随机存储单元，其特征在于，所述第一延伸部和/或所述第二延伸部具备以下至少一种特征：至少部分所述第一延伸部相互平行；至少部分所述第一延伸部与所述第一本体部相垂直；至少部分所述第一延伸部为梳齿状结构；至少部分所述第一延伸部的外径随远离所述第一本体部的方向逐渐减小；至少部分所述第二延伸部相互平行；至少部分所述第二延伸部与所述第二本体部相垂直；至少部分所述第二延伸部为梳齿状结构；至少部分所述第二延伸部的外径随远离所述第二本体部的方向逐渐减小。4.根据权利要求1所述的动态随机存储单元，其特征在于，位于所述电容区的至少部分所述金属氧化物层的电阻小于位于所述晶体管区的所述金属氧化物层的电阻。5.根据权利要求1所述的动态随机存储单元，其特征在于，所述栅极结构的第一尺寸不小于5纳米且不大于500纳米，所述栅极结构的第二尺寸不小于1纳米且不大于100纳米；所述第一尺寸是所述栅极结构的靠近所述源极结构的一边与靠近所述漏极结构的另一边之间的最大距离，所述第二尺寸是所述栅极结构的靠近所述金属氧化物层的一侧与远离所述金属氧化物层的另一侧之间的最大距离；和/或，所述第一绝缘层的靠近所述栅极结构的一侧与靠近所述金属氧化物层的另一侧之间的最小距离不小于1纳米、且不大于50纳米；和/或，所述第一导电层靠近所述第一绝缘层的一侧与远离所述第一绝缘层的另一侧之间的最大距离不大于20纳米。6.根据权利要求1
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5中任一项所述的动态随机存储单元，其特征在于，所述动态随机存储器还包括：保护层；...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗杰，
申请(专利权)人：北京超弦存储器研究院，
类型：发明
国别省市：