[發明專利]垂直鐵電場效晶體管構造

有效

• 申請號: 201480044580.2
• 申請日: 2014-07-22
• 公開（公告）號: CN105453267B
• 公開（公告）日: 2018-09-21
• 發明（設計）人: 卡邁勒·M·考爾道;錢德拉·穆利;古爾特杰·S·桑胡
• 申請（專利權）人: 美光科技公司
• 主分類號: H01L27/1159
• 分類號: H01L27/1159;H01L27/11514;H01L27/11582;H01L27/1157;H01L27/11578;H01L27/11597;H01L27/11585;H01L29/78;H01L29/49;H01L29/786;H01L29/51;H01L29/10
• 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

本發明揭示一種包括隔離芯的垂直鐵電場效晶體管構造。過渡金屬二硫屬化物材料圍繞所述隔離芯且具有1個單層到7個單層的側向壁厚度。鐵電柵極電介質材料圍繞所述過渡金屬二硫屬化物材料。導電柵極材料圍繞所述鐵電柵極電介質材料。所述過渡金屬二硫屬化物材料從所述導電柵極材料立面向內及立面向外延伸。導電接觸件直接抵靠所述過渡金屬二硫屬化物材料的側向外側壁，所述過渡金屬二硫屬化物材料為：a)從所述導電柵極材料立面向內，或b)從所述導電柵極材料立面向外。本發明還揭示額外實施例。

技術領域

本文中所揭示的實施例涉及垂直鐵電場效晶體管構造，涉及包括一對垂直鐵電場效晶體管的構造，涉及鐵電場效晶體管的垂直串，且涉及側向相對的垂直鐵電場效晶體管對的垂直串。

背景技術

存儲器為一種類型的集成電路，且用于計算機系統以存儲數據。存儲器可制造于個別存儲器單元的一或多個陣列中。可使用數字線(其也可稱為位線、數據線、感測線或數據/感測線)及存取線(其也可稱為字線)來寫入或讀取存儲器單元。數字線可沿著陣列的列導電地互連存儲器單元，及存取線可沿著陣列的行導電地互連存儲器單元。可通過數字線及存取線的組合唯一地尋址每一存儲器單元。

存儲器單元可為易失性或非易失性。在許多情況中(包含關閉計算機時)非易失性存儲器單元可存儲數據達延長的時間周期。易失性存儲器散逸且因此需要被刷新/重寫，在許多情況中一秒內需要被多次刷新/重寫。無論如何，存儲器單元經配置而以至少兩個不同可選狀態保持或存儲存儲器。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個以上的信息電平或狀態。

場效晶體管為可用于存儲器單元中的一種類型的電子組件。這些晶體管包括一對導電源極/漏極區域，在所述對導電源極/漏極區域之間具有半導電溝道區域。導電柵極相鄰于所述溝道區域且通過薄柵極電介質與所述溝道區域分離。施加適當電壓到柵極允許電流從所述源極/漏極區域中的一者通過所述溝道區域流動到另一者。當從柵極移除所述電壓時，很大程度地防止電流流過所述溝道區域。場效晶體管還可包含額外結構(例如可逆地編程的電荷存儲區域)作為柵極構造的部分。除場效晶體管外的其它晶體管(例如雙極晶體管)，可額外地或替代地用于存儲器單元中。晶體管可用于許多類型的存儲器中。此外，晶體管可用于及形成于除存儲器之外的陣列中。

一種類型的晶體管為鐵電場效晶體管(FeFET)，其中柵極電介質是鐵電。針對所選擇的操作柵極電壓，通過施加可編程柵極電壓對準的鐵電的極化修改源極與漏極之間半導電溝道的導電性。適當正編程電壓沿著所述半導電溝道引導所述極化。鐵電的此極化導致正表層電荷更接近溝道及負表層電荷更接近柵極。當考慮p-型半導體半導電時，發生電子在界面處的積累以補償此鐵電電荷。借此產生低電阻率溝道。當將所述極化切換到其另一穩定狀態時，對準鐵電極化使得負表層電荷更接近溝道且接近柵極電介質的半導電溝道中的電子被耗盡。這導致高電阻率。對高及低導電性(由鐵電極化狀態調用)的偏好在移除編程柵極電壓(至少一次)之后仍存在。可通過施加并不干擾鐵電極化的小漏極電壓來讀取溝道的狀態。

然而，FeFET可不受控地變得去極化且因此丟失程序狀態。此外，極高電場可存在于介于鐵電電介質材料與溝道之間的典型薄氧化物之間，從而引起操作中的可靠性問題。

附圖說明

圖1為根據本發明的實施例的襯底片段的圖解橫截面圖。

圖2為通過圖1中的線2-2取得的橫截面圖。

圖3為通過圖1中的線3-3取得的橫截面圖。

圖4為通過圖1中的線4-4取得的橫截面圖。

圖5為根據本發明的實施例的襯底片段的圖解橫截面圖，且為圖1所展示的襯底片段的替代。

圖6為根據本發明的實施例的襯底片段的圖解橫截面圖，且為圖1所展示的襯底片段的替代。

圖7為通過圖6中的線7-7取得的橫截面圖。