具有具不同介电材料的控制栅极介电结构的存储器装置制造方法及图纸

本申请案涉及具有具不同介电材料的控制栅极介电结构的存储器装置。一些实施例包含设备和形成所述设备的方法。所述设备中的一者包含：凹槽，其形成于半导体材料中；介电结构，其形成于所述凹槽中；及用于存储器单元的晶体管的控制栅极，所述控制栅极包含形成于所述凹槽中且通过所述介电结构的第一部分与所述半导体材料分离的第一导电部分；第一介电部分包含在所述半导体材料与第二介电材料之间的第一介电材料和在所述第一介电材料与所述第一导电部分之间的第二介电材料；且所述控制栅极包含第二导电部分，所述第二导电部分形成于所述第一导电部分上方且通过所述半导体材料与第二导电部分之间的所述介电结构的第二部分与所述半导体材料分离。所述半导体材料分离。所述半导体材料分离。

【技术实现步骤摘要】
具有具不同介电材料的控制栅极介电结构的存储器装置
[0001]优先权申请案
[0002]本申请案要求2022年6月1日提交的美国临时申请案序号63/347,646的优先权权益，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。


[0003]本文中所描述的实施例涉及用于存储器装置中的存储器单元的晶体管的控制栅极的栅极介电结构。

技术介绍

[0004]存储器装置，例如动态随机存取存储器(dynamic random
‑
access memory，DRAM)装置，具有用以存储信息的存储器单元及用于控制对存储器单元的存取的控制栅极。控制栅极具有用以将控制栅极与存储器单元的相邻结构电隔离的栅极介电质(通常被称作栅极氧化物)。栅极介电质常规地由二氧化硅形成。由于存储器装置的特征部分地变得较小以增加给定区域的存储器单元密度，因此栅极介电质的厚度也变得较小。然而，在某一维度，较薄的常规二氧化硅栅极电介质可超出存储器装置的可接受可靠性的下限。这可导致不可靠的装置性能和寿命。

技术实现思路

[0005]本公开的一个方面提供一种设备，其包括：凹槽，其形成于半导体材料中；介电结构，其形成于凹槽中；及用于存储器单元的晶体管的控制栅极，所述控制栅极包含形成于所述凹槽中的第一导电部分和第二导电部分，所述第一导电部分及所述第二导电部分包含不同导电材料，其中：所述第一导电部分通过所述介电结构的第一部分与所述半导体材料分离，第一介电部分包含在所述半导体材料与第二介电材料之间的第一介电材料和在所述第一介电材料与所述第一导电部分之间的第二介电材料；且所述第二导电部分形成于所述第一导电部分上方且通过所述半导体材料与第二导电部分之间的所述介电结构的第二部分与所述半导体材料分离。
[0006]本公开的另一方面提供一种设备，其包括：导电结构，其形成于存储器装置的材料中且通过介电结构与所述存储器装置的所述材料分离，所述导电结构包含第一导电部分和形成于所述第一导电部分上方的第二导电部分，其中：所述介电结构包含在所述存储器装置的所述材料与所述第一导电部分之间的第一介电部分，且所述第一介电部分包含具有第一厚度的第一介电材料及具有第二厚度和大于二氧化硅的介电常数的介电常数的第二介电材料；且所述介电结构包含在所述存储器装置的所述材料与所述第二导电部分之间的第二介电部分，且所述第二介电部分包含大于所述第一厚度及所述第二厚度中的每一者的第三厚度。
[0007]本公开的另一方面提供一种方法，其包括：在存储器装置的半导体材料中形成凹槽；在所述凹槽中形成介电结构；且形成用于所述存储器装置的存储器单元的存取线的导
电结构，使得所述导电结构包含形成于所述凹槽中的第一导电部分和形成于所述凹槽中且在所述第一部分上方的第二导电部分，且其中：所述第一导电部分通过所述介电结构的第一部分与所述半导体材料分离，所述介电结构的所述第一部分包含第一介电材料和第二介电材料，且所述第二导电部分通过所述介电结构的第二部分与所述半导体材料分离；且所述第二介电材料具有大于二氧化硅的介电常数的介电常数。
[0008]本公开的另一方面提供一种方法，其包括：在半导体材料中形成凹槽；在所述凹槽的侧壁和底部上形成第一介电材料；在所述凹槽中且在所述第一介电材料的第一部分上方形成第二介电材料，其中所述第二介电材料具有大于二氧化硅的介电常数的介电常数；在所述凹槽中且在所述第二介电材料上方形成第一导电材料，使得第一导电材料通过所述第一介电材料的所述第一部分和所述第二介电材料与所述半导体材料分离；在所述凹槽中在所述第一介电材料的第二部分上形成第三介电材料；及在所述凹槽中且在所述第一导电部分上方形成第二导电材料，使得第二导电材料通过所述第一介电材料的所述第二部分和所述第三介电材料与所述半导体材料分离。
附图说明
[0009]图1展示根据本文中所描述的一些实施例的呈存储器装置的形式的设备。
[0010]图2展示根据本文中所描述的一些实施例的具有存储器单元及用于存储器单元的控制栅极的存储器装置的示意图。
[0011]图3A及图3B展示根据本文中所描述的一些实施例的图2的存储器装置的一部分的结构的不同视图。
[0012]图3C、图3D及图3E展示根据本文中所描述的一些实施例的具有添加到图3B中所展示的元件中的一些的额外标记的与图3B相同的视图。
[0013]图4到图13展示根据本文中所描述的一些实施例的在形成图2到图3E的存储器装置的过程期间的结构的不同视图。
具体实施方式
[0014]本文中所描述的技术涉及具有存储器单元和用于存储器单元的晶体管(例如，存取晶体管)的控制栅极和栅极介电结构的存储器装置。控制栅极可以是存储器装置的存取线(例如，字线)的部分。如上文所提及，由于存储器装置的特征变得较小，因此常规二氧化硅栅极介电质限于某一小厚度。本文中所描述的栅极介电结构可包含包含高k介电材料的不同介电材料。包含于所描述的栅极介电结构中的高k介电材料允许栅极介电结构克服常规二氧化硅栅极介电质的厚度限制且维持或实现存取晶体管的改进(例如，提高)的驱动能力。这允许在较小规模的技术下实施包含栅极介电结构的晶体管。下文参考图1到图13进一步论述所描述的技术的其它改进和益处。
[0015]图1展示根据本文中所描述的一些实施例的呈包含易失性存储器单元的存储器装置100形式的设备的框图。存储器装置100包含存储器阵列101，所述存储器阵列可含有存储器单元102。存储器装置100可包含易失性存储器装置，使得存储器单元102可为易失性存储器单元。存储器装置100的实例包含动态随机存取存储器(DRAM)装置。如果电源(例如，电源电压Vcc)与存储器装置100断开连接，那么存储在存储器装置100的存储器单元102中的信
息可丢失(例如，无效)。在下文中，电源电压Vcc被称为表示一些电压电平，然而，其不限于存储器装置(例如，存储器装置100)的电源电压(例如，Vcc)。举例来说，如果存储器装置(例如，存储器装置100)具有基于电源电压Vcc而产生内部电压的内部电压产生器(图1中未展示)，那么此内部电压可代替电源电压Vcc使用。
[0016]在存储器装置100的物理结构中，存储器单元102中的每一者可包含晶体管和存储元件(存储装置)。存储元件可包含电容器或不同于电容器的其它存储元件。包含存储器单元102的存储器阵列101的结构可包含下文参考图2到图13描述的存储器阵列和存储器单元的结构。
[0017]如图1中所展示，存储器装置100可包含存取线104(例如，“字线”)和数据线(例如，位线)105。存储器装置100可使用存取线104上的信号(例如，字线信号)来存取存储器单元102且使用数据线105上的信号来提供待存储于(例如，待写入至或编程于)存储器单元102中或从存储器单元102读取(例如，感测)的信息(例如，数据)。
[0018]存储器装置100可包含地址寄存器106以接收线107(例如，地址线)上的地址信息ADDR(例如，行地址信号本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种设备，其包括：凹槽，其形成于半导体材料中；介电结构，其形成于凹槽中；及用于存储器单元的晶体管的控制栅极，所述控制栅极包含形成于所述凹槽中的第一导电部分和第二导电部分，所述第一导电部分及所述第二导电部分包含不同导电材料，其中：所述第一导电部分通过所述介电结构的第一部分与所述半导体材料分离，第一介电部分包含在所述半导体材料与第二介电材料之间的第一介电材料和在所述第一介电材料与所述第一导电部分之间的第二介电材料；且所述第二导电部分形成于所述第一导电部分上方且通过所述半导体材料与第二导电部分之间的所述介电结构的第二部分与所述半导体材料分离。2.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二介电材料具有大于二氧化硅的介电常数的介电常数。3.根据权利要求1所述的设备，其中：所述第一介电材料包含第一厚度；所述第二介电材料包含第二厚度；且所述介电结构的所述第二部分包含第三厚度，其中所述第一厚度及所述第二厚度中的每一者小于所述第三厚度。4.根据权利要求3所述的设备，其中所述第一厚度和所述第二厚度的总和不大于所述第三厚度。5.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二介电材料具有大于所述第一介电材料的介电常数的介电常数。6.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二介电材料具有大于所述介电结构的所述第二部分的材料的介电常数的介电常数。7.根据权利要求1所述的设备，其中所述介电结构的所述第二部分包含与第一介电材料相同的介电材料。8.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二导电部分包含多晶硅。9.根据权利要求8所述的设备，其中所述第二导电部分包含金属材料。10.根据权利要求1所述的设备，其中所述第二介电材料包含氧化铝、氧化钇、氧化锆、氧化铪、氧化锶和包含来自镧系元素的元素的氧化物中的一者。11.根据权利要求1所述的设备，其中所述控制栅极为用于所述存储器单元的存取线的部分。12.一种设备，其包括：导电结构，其形成于存储器装置的材料中且通过介电结构与所述存储器装置的所述材料分离，所述导电结构包含第一导电部分和形成于所述第一导电部分上方的第二导电部分，其中：所述介电结构包含在所述存储器装置的所述材料与所述第一导电部分之间的第一介电部分，且所述第一介电部分包含具有第一厚度的第一介电材料及具有第二厚度和大于二氧化硅的介电常数的介电常数的第二介电材料；且所述介电结构包含在所述存储器装置的所述材料与所述第二导电部分之间的第二介
电部分，且所述第二介电部分包含大于所述第一厚度及所述第二厚度中的每一者的第三厚度。13.根据权利要求12所述的设备，其中所述第二介电部分包含介电常数小于所述第二介电材料的所述介电常数的介电材料。14.根据权利要求12所述的设备，其中所述第二介电部分包含具有与所述第一介电材料相同的介电常数的介电材料。15.根据权利要求12所述的设备，其中所述第一介电材料包含二氧化硅。16.根据权利要求12所述的设备，其中所述第二介电部分包含二氧化硅。17.根据权利要求12所述的设备，其中：所述第一导电部分包含氮化钛；且所述第二导电部分包含多晶硅。18.根据权利要求12所述的设备，其中：所述第二介电材料在第一界面处接触所述第二介电部分；所述第一导电部分在第二界面处接触所述第二导...

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