【技术实现步骤摘要】
存储器元件
[0001]本申请案主张美国第17/844,974及17/845,849号专利申请案的优先权(即优先权日为“2022年6月21日”)，其内容以全文引用的方式并入本文中。
[0002]本公开关于一种存储器元件。特别是有关于一种具有一多层电容器介电结构的存储器元件。
技术介绍
[0003]由于结构简单化，动态随机存取存储器(DRAMs)的每一单位芯片面积可提供比其他类型的存储器(例如静态随机存取存储器(SRAMs))更多的存储器单元。一DRAM由多个DRAM单元所构成，每一个DRAM单元包括用于存储信息的电容器以及耦接到该电容器以调节该电容器何时充电或放电的晶体管。在一读取操作期间，一字元线(WL)被确立时，则导通该晶体管。启用的晶体管允许经由一位元线(BL)并借由一放大器读取跨经该电容器两端的电压。在一写入操作期间，要写入的数据则提供在BL上，同时WL被确立。
[0004]为了满足对更大存储器存储的需求，DRAM存储器单元的尺寸不断缩小，使得这些DRAM的封装密度大大增加。然而，存储器元件的制造与整合关联许多复杂的步骤与操作。在存储器元件中的整合变得越来越复杂。存储器元件的制造与整合的复杂度的增加可能导致缺陷。因此，需要不断改善存储器元件的结构与制造流程，以解决缺陷并提高效能。
[0005]上文的“先前技术”说明仅提供
技术介绍
，并未承认上文的“先前技术”说明揭示本公开的标的，不构成本公开的先前技术，且上文的“先前技术”的任何说明均不应作为本案的任一部分。
技术实现思路
>[0006]本公开的一实施例提供一种存储器元件。该存储器元件包括一半导体基底，具有一主动区；以及一字元线，延伸跨经该主动区。该存储器元件亦包括一第一源极/漏极区与一第二源极/漏极区，设置在该主动区中以及在该字元线的相对两侧处；以及一位元线，设置在该第一源极/漏极区上并电性连接到该第一源极/漏极区。该存储器元件还包括一电容器，设置在该第二源极/漏极区上并电性连接到该第二源极/漏极区。该电容器包括一下电极、一上电极以及一电容器介电结构，该电容器介电结构设置在该下电极与该上电极之间。该电容器介电结构包括一第一金属氧化物层、一第二金属氧化物层以及一第三金属氧化物层，该第二金属氧化物层设置在该第一金属氧化物层上，该第三金属氧化物层设置在该第二金属氧化物层上。该第一金属氧化物层、该第二金属氧化物层以及该第三金属氧化物层包括相互不同的材料。
[0007]在一实施例中，该第一金属氧化物层包括ZrO2，且该第二金属氧化物层包括Al2O3。在一实施例中，该第三金属氧化物层包括ZrO2，其掺杂有一掺杂物，该掺杂物选自下列群组：Hf、Ta、La、Gd、Y、Sc、Ga以及镧系元素。在一实施例中，该第三金属氧化物层中的该掺杂物的一浓度小于该第三金属氧化物层中的Zr的一浓度。在一实施例中，该第三金属氧化物
层中的该掺杂物的一原子百分比小于20％。
[0008]在一实施例中，该电容器介电结构还包括一第四金属氧化物层以及一第五金属氧化物层，该第四金属氧化物层设置在该第三金属氧化物层上，该第五金属氧化物层设置在该第四金属氧化物层上，其中，该第一金属氧化物层、该第四金属氧化物层以及该第五金属氧化物层包括相互不同的材料。在一实施例中，该第四金属氧化物层与该第二金属氧化物层包括Al2O3。在一实施例中，该第五金属氧化物层与该第三金属氧化物层包括ZrO2，其掺杂有一掺杂物，该掺杂物选自下列群组：Hf、Ta、La、Gd、Y、Sc、Ga以及镧系元素。
[0009]本公开的另一实施例提供一种存储器元件。该存储器元件包括一半导体基底，具有一主动区；以及一字元线，延伸跨经该主动区。该存储器元件亦包括一第一源极/漏极区与一第二源极/漏极区，设置在该主动区中以及在该字元线的相对两侧处；以及一位元线，设置在该第一源极/漏极区上并电性连接到该第一源极/漏极区。该存储器元件还包括一电容器，设置在该第二源极/漏极区上并电性连接到该第二源极/漏极区。该电容器包括一下电极、一上电极以及一电容器介电结构，该电容器介电结构设置在该下电极与该上电极之间。该电容器介电结构包括一第一金属氧化物层、一第二金属氧化物层以及一第三金属氧化物层，该第二金属氧化物层设置在该第一金属氧化物层上，该第三金属氧化物层设置在该第二金属氧化物层上。该第三金属氧化物包括ZrO2，其掺杂有一第一掺杂物，该第一掺杂物选自下列群组：Hf、Ta、La、Gd、Y、Sc、Ga以及镧系元素。
[0010]在一实施例中，该第一金属氧化物层的一结晶度高于该第三金属氧化物层的一结晶度。在一实施例中，在该电容器的该上电极与该下电极包括TiN。在一实施例中，该第一金属氧化物层包括ZrO2，且该第二金属氧化物层包括Al2O3。
[0011]在一实施例中，该电容器介电结构还包括一第四金属氧化物层，设置在该第三金属氧化物层上，且该第四金属氧化物层包括Al2O3。在一实施例中，该电容器介电结构还包括一第五金属氧化物层，设置在该第四金属氧化物层上，该第五金属氧化物层包括ZrO2，其掺杂有一第二掺杂物，该第二掺杂物选自下列群组：Hf、Ta、La、Gd、Y、Sc、Ga以及镧系元素。在一实施例中，该第一掺杂物与该第二掺杂物是相同的。
[0012]本公开的另一实施例提供一种存储器元件的制备方法。该制备方法包括形成一掺杂区在一半导体基底中；以及形成一字元线而跨经该掺杂区以使一第一源极/漏极区与一第二源极/漏极区形成在该掺杂区中以及在该字元线的相对两侧处。该制备方法亦包括形成一位元线在该第一源极/漏极区上并电性连接到该第一源极/漏极区；以及形成一电容器在该第二源极/漏极区上并电性连接到该第二源极/漏极区。形成该电容器包括形成一下电极；形成一电容器介电结构在该下电极上；以及形成一上电极在该电容器介电结构上。形成该电容器介电结构包括形成一第一金属氧化物层；形成一第二金属氧化物层在该第一金属氧化物层上；以及形成一第三金属氧化物层在该第二金属氧化物层上。该第一金属氧化物层、该第二金属氧化物层以及该第三金属氧化物层包括相互不同的材料。
[0013]在一实施例中，该第一金属氧化物层的制作技术包含沉积ZrO2，该第二金属氧化物层的制作技术包含沉积Al2O3，且该第三金属氧化物层的制作技术包含沉积具有一掺杂物的ZrO2，该掺杂物选自下列群组：Hf、Ta、La、Gd、Y、Sc、Ga以及镧系元素。在一实施例中，该制备方法还包括在形成该上电极之前，重复一或多次形成该第二金属氧化物层与形成该第三金属氧化物层。
[0014]在一实施例中，该第一金属氧化物层、该第二金属氧化物层以及该第三金属氧化物层的制作技术包含原子层沉积(ALD)制程。在一实施例中，该掺杂物的ALD循环次数占小于大约该第三金属氧化物层的总ALD循环次数的20％。
[0015]本公开提供一种存储器元及其制备方法的多个实施例。在一些实施例中，该存储器元件包括一电容器，具有一多层电容器介电结构。该电容器介电结构包括一第一金属氧化物层、一第二金属氧化物层以及一第三金属本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种存储器元件，包括：一半导体基底，具有一主动区；一字元线，延伸跨经该主动区；一第一源极/漏极区与一第二源极/漏极区，设置在该主动区中以及在该字元线的相对两侧处；一位元线，设置在该第一源极/漏极区上并电性连接到该第一源极/漏极区；以及一电容器，设置在该第二源极/漏极区上并电性连接到该第二源极/漏极区，其中该电容器包括一下电极、一上电极以及一电容器介电结构，该电容器介电结构设置在该下电极与该上电极之间；其中该电容器介电结构包括一第一金属氧化物层、一第二金属氧化物层以及一第三金属氧化物层，该第二金属氧化物层设置在该第一金属氧化物层上，该第三金属氧化物层设置在该第二金属氧化物层上，其中该第一金属氧化物层、该第二金属氧化物层以及该第三金属氧化物层包括相互不同的材料。2.如权利要求1所述的存储器元件，其中该第一金属氧化物层包括ZrO2，且该第二金属氧化物层包括Al2O3。3.如权利要求1所述的存储器元件，其中该第三金属氧化物层包括ZrO2，其掺杂有一掺杂物，该掺杂物选自下列群组：Hf、Ta、La、Gd、Y、Sc、Ga以及镧系元素。4.如权利要求3所述的存储器元件，其中该第三金属氧化物层中的该掺杂物的一浓度小于该第三金属氧化物层中的Zr的一浓度。5.如权利要求3所述的存储器元件，其中该第三金属氧化物层中的该掺杂物的一原子百分比小于20％。6.如权利要求1所述的存储器元件，其中该电容器介电结构还包括一第四金属氧化物层以及一第五金属氧化物层，该第四金属氧化物层设置在该第三金属氧化物层上，该第五金属氧化物层设置在该第四金属氧化物层上，其中，该第一金属氧化物层、该第四金属氧化物层以及该第五金属氧化物层包括相互不同的材料。7.如权利要求6所述的存储器元件，其中该第四金属氧化物层与该第二金属氧化物层包括Al2O3。8.如权利要求6所述的存储器元件，其中该第五金属氧化物层与该第三金属氧化物层包括ZrO...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄智雄，林凯鸿，杨峻华，
申请(专利权)人：南亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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