[發明專利]存儲器單元、半導體器件及其形成方法

在審

• 申請號: 202110409893.5
• 申請日: 2021-04-16
• 公開（公告）號: CN113380822A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 蔣國璋;孫宏彰;賴昇志;楊子慶;江昱維
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/11587
• 分類號: H01L27/11587;H01L27/1159;H01L27/11597
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司 11409
• 代理人: 章社杲;李偉

1.一種存儲器單元，包括：

鐵電(FE)材料，與字線接觸；以及

氧化物半導體(OS)層，與源極線和位線接觸，其中，所述鐵電材料設置在所述氧化物半導體層和所述字線之間；并且其中，所述氧化物半導體層包括：

第一區域，與所述鐵電材料相鄰，所述第一區域具有第一濃度的半導體元素；

第二區域，與所述源極線相鄰，所述第二區域具有第二濃度的所述半導體元素；和

第三區域，位于所述第一區域和所述第二區域之間，所述第三區域具有第三濃度的所述半導體元素，所述第三濃度大于所述第二濃度并且小于所述第一濃度。

2.根據權利要求1所述的存儲器單元，其中，所述半導體元素是銦。

3.根據權利要求2所述的存儲器單元，其中，所述氧化物半導體層包括In_xGa_yZn_zMO，其中，M是Ti、Al、Ag、Si或Sn，并且x、y和z的每個為0和1之間的數字。

4.根據權利要求1所述的存儲器單元，其中，所述第一區域位于第一半導體層中，所述第二區域位于第二半導體層中，并且所述第三區域位于第三半導體層中，所述第三半導體層與所述第一半導體層形成界面，并且所述第三半導體層與所述第二半導體層形成界面。

5.根據權利要求4所述的存儲器單元，其中，所述第二半導體層從所述源極線連續地延伸至所述位線。

6.根據權利要求1所述的存儲器單元，其中，所述氧化物半導體層具有在遠離所述鐵電材料的方向上減小的所述半導體元素的梯度濃度。

7.根據權利要求1所述的存儲器單元，其中，所述字線的縱軸平行于半導體襯底的主表面延伸，所述源極線的縱軸垂直于所述半導體襯底的所述主表面延伸，并且所述位線的縱軸垂直于所述半導體襯底的所述主表面延伸。

8.一種半導體器件，包括：

半導體襯底；

第一存儲器單元，位于所述半導體襯底上方，所述第一存儲器單元包括第一薄膜晶體管，其中，所述第一薄膜晶體管包括：

鐵電材料的第一部分，所述鐵電材料的所述第一部分與第一字線接觸；和

第一溝道區域，所述第一溝道區域包括：

第一半導體層的第一部分，與所述鐵電材料接觸；

第二半導體層的第一部分，與所述第一半導體層接觸，所述第一半導體層的銦濃度大于所述第二半導體層的銦濃度；和

第三半導體層的第一部分，與所述第二半導體層接觸，所述第三半導體層的銦濃度小于所述第二半導體層的銦濃度；以及

第二存儲器單元，位于所述第一存儲器單元上方。

9.根據權利要求8所述的半導體器件，其中，所述第三半導體層與源極線和位線接觸。

10.一種形成半導體器件的方法，包括：

圖案化第一溝槽，所述第一溝槽延伸穿過第一導線；

沿著所述第一溝槽的側壁和底面沉積鐵電(FE)材料；

在所述鐵電材料上方沉積氧化物半導體(OS)層，所述氧化物半導體層沿著所述第一溝槽的所述側壁和所述底面延伸，沉積所述氧化物半導體層包括：

在所述鐵電材料上方沉積所述氧化物半導體層的第一區域，所述第一區域具有第一濃度的半導體元素；

在所述氧化物半導體層的所述第一區域上方沉積所述氧化物半導體層的第二區域，所述第二區域具有第二濃度的所述半導體元素，所述半導體元素的所述第二濃度小于所述半導體元素的所述第一濃度；以及

在所述氧化物半導體層的所述第二區域上方沉積所述氧化物半導體層的第三區域，所述第三區域具有第三濃度的所述半導體元素，所述第三濃度小于所述第二濃度。