[發明專利]存儲器器件及其制造方法以及存儲器結構

在審

• 申請號: 202110705545.2
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113421895A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發明（設計）人: 楊柏峰;楊世海;林佑明;吳昭誼;馬禮修
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L27/22
• 分類號: H01L27/22;H01L27/24
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

1.一種存儲器器件，包括：

襯底，具有半導體器件和設置在所述半導體器件上的介電結構；

晶體管，設置在所述介電結構之上并與所述半導體器件電耦合，包括：

柵極，設置在所述介電結構之上；

多個源極和漏極區，設置在所述介電結構之上；

溝道層，位于所述多個源極和漏極區之間；和

柵極介電層與第一鐵電層的堆疊，設置在所述柵極與所述溝道層之間；以及

存儲單元，設置在所述晶體管之上并電連接到所述晶體管的所述多個源極和漏極區中的一者，其中所述存儲單元包括鐵磁層或第二鐵電層。

2.根據權利要求1所述的存儲器器件，其中所述第一鐵電層的材料包括HfO₂或摻雜有硅(Si)、鍺(Ge)、鑭(La)、鋁(Al)、釔(Y)、鍶(Sr)或鋯(Zr)或其組合的HfO₂，其中所述第二鐵電層的材料包括HfO₂或摻雜有Si、Ge、La、Al、Y、Sr或Zr或其組合的HfO₂，并且所述鐵磁層的材料包括CoFeB、CoFeTa、NiFe、Co、CoFe、CoPt、CoPd、FePt、或Ni、Co和Fe的合金。

3.根據權利要求1所述的存儲器器件，其中所述第一鐵電層與所述柵極接觸，并且在側向上包圍在所述晶體管的所述柵極周圍。

4.根據權利要求1所述的存儲器器件，其中所述存儲單元包括兩個或更多個鐵磁層與至少一個絕緣層的磁性隧道結堆疊。

5.根據權利要求1所述的存儲器器件，其中所述存儲單元包括至少一個第二鐵電層與兩個或更多個金屬層的鐵電隧道結堆疊。

6.根據權利要求1所述的存儲器器件，其中所述第一鐵電層的厚度薄于或等于所述晶體管的所述柵極介電層的厚度。

7.一種存儲器結構，包括：

襯底，具有多個半導體器件和設置在所述多個半導體器件上的介電結構；

第一層級，設置在所述介電結構上并與所述多個半導體器件中的至少一者電耦合，其中所述第一層級包括設置在所述介電結構上的第一晶體管和與所述第一晶體管電連接的第一存儲單元；以及

第二層級，設置在所述第一層級上且設置在所述介電結構之上，并且與所述多個半導體器件中的至少一者電耦合，其中所述第二層級包括設置在所述第一層級上且設置在所述介電結構之上的第二晶體管、和與所述第二晶體管電連接的第二存儲單元，

其中所述第一晶體管包括第一鐵電層，并且所述第二晶體管包括第二鐵電層，以及

其中所述第一存儲單元包括第一磁性隧道結堆疊或第一鐵電隧道結堆疊，并且所述第二存儲單元包括第二磁性隧道結堆疊或第二鐵電隧道結堆疊。

8.根據權利要求7所述的存儲器結構，其中

所述第一晶體管包括：

第一柵極，設置在所述介電結構之上；

多個第一源極和漏極區，設置在所述介電結構之上；

第一溝道層，位于所述多個第一源極和漏極區之間；以及

第一柵極介電層與所述第一鐵電層的堆疊，設置在所述第一柵極與所述第一溝道層之間，以及

所述第二晶體管包括：

第二柵極，設置在所述第一層級之上；

多個第二源極和漏極區，設置在所述第一層級之上；

第二溝道層，位于所述多個第二源極和漏極區之間；以及

第二柵極介電層與所述第二鐵電層的堆疊，設置在所述第二柵極與所述第二溝道層之間。

9.一種形成存儲器器件的方法，包括：

提供具有半導體器件的襯底；

在所述半導體器件之上形成介電結構；

在所述介電結構上且在所述半導體器件之上形成晶體管，其中所述晶體管中形成有鐵電層；以及

在所述晶體管之上形成磁性隧道結堆疊或鐵電隧道結堆疊，其中所述磁性隧道結堆疊或所述鐵電隧道結堆疊電連接到所述晶體管。

10.根據權利要求9所述的方法，其中形成所述晶體管包括：

在所述介電結構之上形成柵極；

在所述柵極和所述介電結構之上形成所述鐵電層；以及

在所述鐵電層上形成柵極介電層。