[發明專利]無電容器DRAM及其制造和操作方法

無效

• 申請號: 200810086760.3
• 申請日: 2008-03-20
• 公開（公告）號: CN101355086A
• 公開（公告）日: 2009-01-28
• 發明（設計）人: 陳暎究;洪起夏;樸允童
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L27/108
• 分類號: H01L27/108;H01L29/78;H01L21/8242;H01L21/336
• 代理公司: 北京銘碩知識產權代理有限公司
• 代理人: 郭鴻禧;馮敏

技術領域

示例實施例涉及一種半導體裝置及其制造和操作方法。其它的示例實施例涉及一種無電容器DRAM及其制造和操作方法。

背景技術

傳統的動態隨機存取存儲器(DRAM)的存儲單元具有1T/1C結構(即，一個晶體管和一個電容器)。難以降低包括晶體管和電容器的傳統的DRAM的單元面積。

為了縮小傳統的DRAM，已經公開了使用晶體管而不使用電容器來存儲數據的DRAM(例如，無電容器1T?DRAM)。傳統的無電容器1T?DRAM具有電浮置的溝道。

圖1A和圖1B是示出了傳統的無電容器1T?DRAM的剖視圖的示圖。

參照圖1A和圖1B，柵極110可以形成在絕緣體上硅(SOI)基底100上。SOI基底100可以具有這樣的結構，即，第一硅層10、氧化物層20和第二硅層30順序堆疊。柵極110可以具有這樣的結構，即，柵極絕緣層40和柵極導電層50順序堆疊。源極30a和漏極30b可以形成在柵極110的兩側的第二硅層30中。與第一硅層10電分開的浮置溝道體30c可以位于(或形成在)源極30a和漏極30b之間的第二硅層30中。

如圖1A中所描述的，如果分別將0.6V、0V和2.3V施加到柵極導電層50、源極30a和漏極30b，則電子從源極30a通過浮置溝道體30c遷移到漏極30b。由于電子碰撞導致可以在浮置溝道體30c中產生電子-空穴對。產生的空穴積聚在浮置溝道體30c中而不能遷移到外面。以這種方式產生的空穴被稱為過剩空穴5。過剩空穴5積聚在浮置溝道體30c中的狀態被稱為第一狀態。

如圖1B中所描述的，如果分別將0.6V、0V和-2.3V施加到柵極導電層50、源極30a和漏極30b，則正向偏壓被施加到浮置溝道體30c和漏極30b之間。可以從浮置溝道體30c去除(或遷移)過剩空穴5，并且過剩電子7可以積聚在浮置溝道體30c中。在浮置溝道體30c中積聚過剩電子7的狀態被稱為第二狀態。

因為浮置溝道體30c的第一狀態和第二狀態中的電阻彼此不同，所以第一狀態和第二狀態可以分別對應于數據值“1”和“0”。

在傳統的無電容器1T?DRAM中，浮置溝道體30c中的數據保持特性不可接受。在傳統的無電容器1T?DRAM中，因為浮置溝道體30c的相當大的面積接觸源極30a和漏極30b，所以大量的電荷會在它們之間的接面泄漏。如此，浮置溝道體30c中的數據保持時間會減少。

如果減小浮置溝道體30c的長度以縮小傳統的無電容器1T?DRAM，則必須提高浮置溝道體30c中的摻雜濃度以保證閾值電壓。隨著浮置溝道體30c與源極30a和漏極30b之間的接面漏電流增加，數據保持特性降低。

傳統的無電容器1T?DRAM可以為平面型裝置。如果浮置溝道體30c的長度降低到臨界值以下，則會發生源極30a和漏極30b之間的干擾(即，短溝道效應)。裝置的操作特性會劣化。如此，難以縮小傳統的無電容器1T?DRAM。

發明內容

示例實施例涉及一種半導體裝置及其制造和操作方法。其它的示例實施例涉及一種無電容器DRAM及其制造和操作方法。

示例實施例涉及一種具有提高的數據保持特性和減小的短溝道效應的無電容器DRAM及其制造和操作方法。

根據示例實施例，提供一種無電容器DRAM，所述無電容器DRAM包括具有源極、漏極和溝道層的基底。電荷保存層可以形成在溝道層上。所述無電容器DRAM可以包括接觸溝道層和電荷保存層的柵極。

溝道層可以突出高于源極和漏極。電荷保存層可以與源極和漏極分開。

柵極形可以成在溝道層的上部的兩個相對側、電荷保存層的兩個相對側和電荷保存層的上表面上。絕緣層可以形成在溝道層的下部的兩個相對側上。

柵極可以形成在溝道層的兩個相對側、電荷保存層的兩個相對側和電荷保存層的上表面上。

電荷保存層具有的價帶可以高于溝道層具有的價帶。溝道層可以為本征半導體層或p型半導體層。電荷保存層可以為p形半導體層或化合物半導體層。化合物半導體層可以為硅鍺(SiGe)層。

基底可以包括絕緣層和形成在絕緣層上的半導體層。半導體層可以包括源極、漏極和溝道層。半導體層可以為絕緣體上硅(SOI)基底。