[發明專利]垂直型存儲器件及其制備方法

在審

• 申請號: 202111014170.1
• 申請日: 2021-08-31
• 公開（公告）號: CN113725301A
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發明（設計）人: 劉金營
• 申請（專利權）人: 上海積塔半導體有限公司
• 主分類號: H01L29/792
• 分類號: H01L29/792;H01L21/336
• 代理公司: 上海光華專利事務所(普通合伙) 31219
• 代理人: 盧炳瓊

1.一種垂直型存儲器件，其特征在于，所述垂直型存儲器件包括下邏輯單元及上邏輯單元，所述上邏輯單元位于所述下邏輯單元的上方，且與下邏輯單元接觸；所述下邏輯單元包括基底及第一柵極結構層，所述基底內形成有第一源區、第一漏區及第一溝道區，所述第一溝道區位于所述第一源區和第一漏區之間，且與第一源區和第一漏區均相鄰接，所述第一柵極結構層位于所述第一溝道區的上表面；所述上邏輯單元包括第二源區、第二漏區、第二溝道區和第二柵極結構層，所述第二漏區、第二溝道區及第二源區在所述第一柵極結構層上方依次堆疊，所述第二柵極結構層包括第二柵介質層及第二柵金屬層，所述第二柵介質層繞設于所述第二溝道區的周向上，所述第二柵金屬層繞設于所述第二柵介質層的周向上，所述上邏輯單元的漏極同時作為下邏輯單元的電容器。

2.根據權利要求1所述的垂直型存儲器件，其特征在于，所述垂直型存儲器件還包括側墻結構，位于所述第一柵極結構層及第二漏區的周向上。

3.根據權利要求1所述的垂直型存儲器件，其特征在于，所述第一柵極結構層自下而上依次包括第一柵氧化層、第一高K介質材料層和第一柵極導電材料層，所述第二柵介質層由內至外依次包括第二柵氧化層和第二高K介質材料層，所述第一高K介質材料層和第二高K介質材料層包括HfO2和ZrO2中的一種或兩種，所述第一柵極導電材料層包括多晶硅層和IGZO層的一種或兩種，所述第二柵金屬層包括功函數金屬。

4.根據權利要求1所述的垂直型存儲器件，其特征在于，所述上邏輯單元包括NNN型、PPP型、NPN型及PNP型邏輯單元中的任意一種。

5.一種垂直型存儲器件的制備方法，其特征在于，包括步驟：

提供基底，所述基底上定義有第一源區、第一漏區和第一溝道區，所述第一溝道區位于所述第一源區和第一漏區之間，且與第一源區及第一漏區均鄰接；

于所述基底上依次沉積第一柵極材料層、第二漏極材料層、第二溝道材料層及第二源極材料層；

對所述第二源極材料層、第二溝道材料層、第二漏極材料層及第一柵極材料層進行光刻刻蝕以顯露出所述基底對應所述第一源區及第一漏區的區域，經刻蝕后形成依次對應位于所述第一溝道區上的第一柵極結構層、第二漏區、第二溝道區及第二源區；

形成側墻保護層，所述側墻保護層覆蓋所述第二源區、第二溝道區、第二漏區及第一柵極結構層，并延伸到對應所述第一源區和第一漏區的區域表面；

進行光刻刻蝕以顯露出對應所述第一源區及第一漏區的區域；

對對應所述第一源區及第一漏區的區域進行摻雜以相應形成第一源區及第一漏區；

去除所述第二溝道區及第二源區外圍的側墻保護層；

于第二溝道區的周向上形成第二柵極結構層，所述第二柵極結構層由內至外依次包括第二柵介質層及第二柵金屬層；

所述第一源區、第一漏區、第一溝道區及第一柵極結構層構成下邏輯單元，所述第二源區、第二漏區、第二溝道區及第二柵極結構層構成上邏輯單元。

6.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述第一柵極材料層自下而上依次包括第一柵氧化層、第一高K介質材料層和第一柵極導電材料層；所述第二柵介質層由內至外依次包括第二柵氧化層和第二高K介質材料層，第二柵金屬層包括功函數金屬層。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述第一高K介質材料層的材質包括HfO2和ZrO2中的一種或兩種，所述第一柵極導電材料層的材質包括多晶硅層和IGZO層的一種或兩種，形成所述第一柵氧化層的方法包括熱氧化法，形成第一高K介質材料層和第二柵介質層的方法包括原子層沉積法，形成第一柵極導電材料層的方法包括氣相沉積法。

8.根據權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述第二漏極材料層和第二源極材料層的材質包括碳化硅和硅中的一種或兩種，所述第二溝道材料層的材質包括硅、鍺化硅和鍺中的一種，形成所述第二漏極材料層、第二源極材料層及第二溝道材料層的方法包括外延法。