[發(fā)明專利]三維電阻性隨機存取存儲器器件、其操作方法及其制造方法

有效

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• 申請日: 2013-06-07
• 公開（公告）號: CN103490008B
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發(fā)明（設計）人: 申有哲;梁民圭
• 申請（專利權）人: 三星電子株式會社
• 主分類號: H01L45/00
• 分類號: H01L45/00;G11C13/00
• 代理公司: 北京天昊聯(lián)合知識產(chǎn)權代理有限公司11112
• 代理人: 陳源,張帆

1.一種半導體器件，包括：

在水平方向上延伸的襯底；

在所述襯底上在相對于所述襯底的水平延伸方向的垂直方向上延伸的半導體材料的有源柱；

在所述襯底上的可變電阻性材料的可變電阻性圖案，該可變電阻性圖案沿著所述有源柱在所述垂直方向上延伸，所述可變電阻性圖案的電阻響應于其氧化或還原而改變；以及

位于所述有源柱的側(cè)壁處的柵極。

2.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中所述有源柱是包括側(cè)壁和基底的杯形結(jié)構(gòu)。

3.根據(jù)權利要求2所述的半導體器件，其中所述可變電阻性圖案是包括側(cè)壁和基底的杯形結(jié)構(gòu)。

4.根據(jù)權利要求3所述的半導體器件，其中所述可變電阻性圖案位于所述有源柱的所述側(cè)壁的內(nèi)部區(qū)域處并位于所述有源柱的所述基底上。

5.根據(jù)權利要求2所述的半導體器件，其中所述可變電阻性圖案是中空結(jié)構(gòu)，所述中空結(jié)構(gòu)包括位于所述有源柱的所述側(cè)壁的內(nèi)部區(qū)域處的側(cè)壁。

6.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中所述有源柱是包括側(cè)壁和基底的杯形結(jié)構(gòu)，且其中所述有源柱的所述側(cè)壁包括第一和第二有源層。

7.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，還包括在所述有源柱和所述襯底之間的單晶材料的焊盤。

8.根據(jù)權利要求7所述的半導體器件，其中所述單晶材料的焊盤具有與所述有源柱的外側(cè)壁對齊的外側(cè)壁。

9.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中所述有源柱的底部接觸所述襯底，且其中所述電阻性圖案的底部在所述垂直方向上與所述有源柱的底部間隔開。

10.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中所述電阻性圖案在所述水平方向上具有小于20nm的厚度。

11.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，其中所述可變電阻性圖案是具有側(cè)壁的中空結(jié)構(gòu)，且其中所述有源柱位于所述可變電阻性圖案的所述側(cè)壁的內(nèi)部區(qū)域處。

12.根據(jù)權利要求1所述的半導體器件，還包括：

在所述襯底上的多個層間介電層；

多個柵極圖案，每個柵極圖案都位于鄰近的下層間介電層和鄰近的上層間介電層之間；

其中所述有源柱和所述可變電阻性圖案在所述垂直方向上延伸穿過所述多個層間介電層和所述多個柵極圖案；

其中：

所述多個柵極圖案的最上柵極圖案包括上選擇晶體管的上選擇柵極；

所述多個柵極圖案的最下柵極圖案包括下選擇晶體管的下選擇柵極；并且

在所述上選擇柵極和所述下選擇柵極之間的所述多個柵極圖案的剩余柵極圖案包括所述半導體器件的單元串的存儲器單元晶體管的控制柵極；并且

其中所述半導體器件包括半導體存儲器器件。

13.根據(jù)權利要求12所述的半導體器件，其中：

連接在所述半導體器件的第一水平方向上排列的共享所述半導體存儲器器件的同一層的存儲器單元晶體管的控制柵極，以提供所述半導體存儲器器件的字線；

所述半導體器件的單元串的存儲器單元晶體管通過垂直溝道串聯(lián)耦合在一起；并且

連接在所述半導體器件的第二水平方向上排列的垂直溝道的上部，以提供所述半導體存儲器器件的位線。

14.根據(jù)權利要求12所述的半導體器件，其中：

所述最上柵極圖案包括第一和第二最上柵極圖案，所述第一和第二最上柵極圖案用于所述半導體存儲器器件的第一和第二上選擇晶體管的第一和第二上選擇柵極；并且

所述最下柵極圖案包括第一和第二最下柵極圖案，所述第一和第二最下柵極圖案用于所述半導體存儲器器件的第一和第二下選擇晶體管的第一和第二下選擇柵極。

15.根據(jù)權利要求12所述的半導體器件，其中：

所述有源柱在所述水平方向上相鄰于所述上選擇晶體管的所述上選擇柵極、所述下選擇晶體管的所述下選擇柵極以及所述存儲器單元晶體管的所述控制柵極；并且

所述可變電阻性圖案在所述水平方向上相鄰于所述存儲器單元晶體管的所述控制柵極，且在所述水平方向上不相鄰于所述上選擇晶體管的所述上選擇柵極和所述下選擇晶體管的所述下選擇柵極。

16.根據(jù)權利要求15所述的半導體器件，還包括位于所述有源柱和所述襯底之間的單晶材料的焊盤。