[發明專利]晶體管、存儲器單元及半導體構造

在審

• 申請號: 201380059900.7
• 申請日: 2013-10-15
• 公開（公告）號: CN104798200A
• 公開（公告）日: 2015-07-22
• 發明（設計）人: 尼馬爾·拉馬斯瓦米;柯爾克·D·普拉爾;韋恩·肯尼
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L27/108
• 分類號: H01L27/108
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 路勇

技術領域

本發明涉及晶體管、存儲器單元及半導體構造。

背景技術

存儲器為一種類型的集成電路且用于計算機系統中以存儲數據。通常，以一或多個陣列的個別存儲器單元制造集成存儲器。所述存儲器單元可為易失性、半易失性或非易失性。非易失性存儲器單元可存儲數據達延伸時間段且在一些情況中可在缺少電力的情況下存儲數據。易失性存儲器消散且因此被刷新/重新寫入以維持數據存儲。

所述存儲器單元經配置以保持或存儲至少兩種不同可選狀態中的信息。在二進制系統中，所述狀態被視為“0”或“1”。在其它系統中，至少一些個別存儲器單元可經配置以存儲兩種以上可選狀態的信息。

動態隨機存取存儲器(DRAM)是一種類型的存儲器且使用于許多電子系統中。DRAM單元可包括與電荷存儲裝置(例如，電容器)組合的晶體管。DRAM具有快速讀/寫的優點；但具有高易失性(通常每秒需要數百次的刷新)及在電力損耗時被擦除的缺點。

所以需要開發改進的存儲器裝置。

附圖說明

圖1為說明并入到實例性實施例存儲器單元中的實例性實施例晶體管的半導體構造的一部分的示意橫截面視圖。

圖2示意地說明在兩種不同實例性存儲器狀態中的圖1的存儲器單元。

圖3到7示意地說明并入到實例性實施例存儲器單元中的實例性實施例晶體管。

圖8說明包括圖1的實例性實施例晶體管的另一實施例存儲器單元。

具體實施方式

一些實施例包含晶體管，其包括并入到柵極電介質中的鐵電材料。在一些實施例中，此類晶體管可并入到存儲器單元中。參考圖1到8描述實例性實施例。

參考圖1，實例性實施例存儲器單元40經說明為半導體構造10的部分。

構造10包含基底12。基底12可包括半導體材料及在一些實施例中可包括單晶硅，本質上由單晶硅組成，或由單晶硅組成。在一些實施例中，基底12可被視為包括半導體襯底。術語“半導體襯底”意指包括半導體材料的任何構造，包含(但不限于)塊體半導體材料，例如半導體晶片(單獨地或以包括其它材料的組合件形式)及半導體材料層(單獨或以包括其它材料的組合件形式)。術語“襯底”是指任何支撐結構，包含(但不限于)上文所描述的半導體襯底。在一些實施例中，基底12可對應于含有與集成電路制造相關聯的一或多種材料的半導體襯底。所述材料中的一些可在基底12的所展示區域的下方及/或可與基底12的所展示區域側向鄰近；且可對應于(例如)耐火金屬材料、勢壘材料、擴散材料、絕緣體材料等等中的一或多者。

晶體管柵極14延伸到基底12中。所述晶體管柵極包括柵極材料16。此柵極材料可為任何適當的組合物或所述組合物的組合；及在一些實施例中可包括以下各項中的一或多者，本質上由以下各項中的一或多者組成，或由以下各項中的一或多者組成：各種金屬(例如，鎢、鈦等等)、含有金屬的組合物(例如，金屬氮化物、金屬碳化物、金屬硅化物等等)及導電摻雜半導體材料(例如，導電摻雜硅、導電摻雜鍺等等)。在一些實例性實施例中，柵極材料16可包括以下各項中的一或多者，本質上由以下各項中的一或多者組成，或由以下各項中的一或多者組成：氮化鈦、氮化鋁鈦、氮化鎢、氮化銅及氮化鉭。

柵極電介質18介于柵極材料14與基底12之間。所述柵極電介質經配置為沿圖1的橫截面的開口向上的容器24且柵極14在此容器內。在圖1的實施例中，所述柵極電介質包括兩種單獨材料20及22，其可分別稱為第一材料及第二材料。第一材料20形成容器24的外邊界且直接抵靠半導體基底12。第二材料22介于第一材料20與柵極14之間。在一些實施例中，第一材料20為非鐵電材料且第二材料為鐵電材料。在此類實施例中，第一材料20可包括二氧化硅及氮化硅中的一或兩者，本質上由二氧化硅及氮化硅中的一或兩者組成，或由二氧化硅及氮化硅中的一或兩者組成；且第二材料22可包括以下各項中的一或多者，本質上由以下各項中的一或多者組成，或由以下各項中的一或多者組成：釔摻雜氧化鋯、釔摻雜氧化鉿、鎂摻雜氧化鋯、鎂摻雜氧化鉿、硅摻雜氧化鉿、硅摻雜氧化鋯及鋇摻雜氧化鈦。因此，在一些實施例中，第一材料20可包括硅、氮及氧中的一或多者；且第二材料22可包括Hf、Zr、Si、O、Y、Ba、Mg及Ti中的一或多者。

在一些實施例中，鐵電材料22可具有在從大約10埃到大約200埃的范圍內的厚度，且非鐵電材料20可具有在從大約10埃到大約20埃的范圍內的厚度。