双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法技术

本发明专利技术公开了双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法。根据本发明专利技术的一实施例，双端子垂直型1T－动态随机存取存储器包括：阴极层，由第一类型的高浓度半导体层形成；基区，包括形成于上述阴极层的第二类型的低浓度半导体层及形成于上述第二类型的低浓度半导体层的第一类型的低浓度半导体层；以及阳极层，在上述第一类型的低浓度半导体层上由第二类型的高浓度半导体层形成。

Dual-terminal Vertical 1T-Dynamic Random Access Memory and Its Manufacturing Method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法
本专利技术涉及双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法，更详细地，涉及通过调节包括第一类型的低浓度半导体层及第二类型的低浓度半导体层的基区的掺杂浓度来根据基区的掺杂浓度执行存储操作的基于晶闸管的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法。
技术介绍
根据现有技术的动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，DRAM)存储单元由一个金属氧化物半导体场效应晶体管(MetalOxideSiliconFieldEffectTransistor，n－MOSFET)和一个圆筒形(cylindertype)电容器(capacitor)组成，动态随机存取存储器存储单元晶体管设计规则(例如：栅极长度)已达到20nm级，圆筒形电容器的高度为约1.5um，目前已实现高达64千兆字节(GigaByte)的集成度。但是，为了使动态随机存取存储器存储单元的集成度成为1太比特(Terabit)，需要将晶体管的设计规则形成为10nm级以下，当电容器的高度为约2.0um以上时，可面临在圆筒形电容器之间产生架桥(bridge)现象的物理限制。尤其，就作为主存储器半导体的动态随机存取存储器而言，目前为止，对于存储器半导体的性能加速要求平均每年按2nm的比例缩小(scalingdown)。然而，根据这种趋势，到2020年将缩小10nm级，从而面临物理限制。在作为其解决手段公知的技术中的一种的基于3端子晶闸管(thyristor)的1－T动态随机存取存储器的情况下，在p－n－p－n结构中，由两端分别为阳极(anode)和阴极(cathode)的双端子以及在中间基(base)区中的一处所形成的栅极单端子组成为3端子，基于绝缘层上硅(silicononinsulator，SOI)基板以水平结构形成。在基于3端子晶闸管的1T－动态随机存取存储器中，在对阳极施加高电压的情况下，流过晶闸管的电流变高，p－基区的栅极电容(capacitance)小于与位于p－基区的两侧n区域间的结(junction)电容之和，从而可处于p－基区的电位(potential)变高的“1”状态。在基于3端子晶闸管的1T－动态随机存取存储器中，在对阳极施加低电压的情况下，流过晶闸管的电流变低，p－基区的栅极电容(capacitance)大大高于与位于p－基区的两侧n区域间的结电容之和，从而可处于p－基区的电位(potential)变低的“0”状态。基于3端子晶闸管的1T－动态随机存取存储器利用基区的“0”或“1”状态执行存储操作。并且，在基于3端子晶闸管的1T－动态随机存取存储器中，在p－基区为高(high)的情况下，可引起闩锁效应使读取状态成为“1”，在p－基区为低(low)的情况下，可引起阻塞(blocking)使读取状态成为“0”。由于现有技术的基于3端子晶闸管的1－T动态随机存取存储器要求用于对基区施加电流的栅极端且以水平形成而所要求的面积广，因而在按比例缩小上存在限制。因此，需要提出用于克服上述物理限制的双端子垂直型1－T动态随机存取存储器及其制造方法。
技术实现思路
技术问题本专利技术提供双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法。本专利技术提供通过对第一类型的低浓度半导体层及第二类型的低浓度半导体层添加杂质来调节包括第一类型的低浓度半导体层及第二类型的低浓度半导体层的基区的掺杂浓度的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法。本专利技术提供将基区的掺杂浓度从1×1018cm－3增加到1×1019cm－3，通过增加基区的掺杂浓度来产生闩锁效应并增加闩锁效应电压，根据闩锁效应电压的增加在基区记录或读取高状态的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法。本专利技术提供将基区的掺杂浓度从1×1016cm－3增加到1×1017cm－3，不根据增加基区的掺杂浓度引起闩锁效应，在基区记录或读取低状态的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法。本专利技术提供第一类型的低浓度半导体层及第二类型的低浓度半导体层的厚度分别大于等于80nm的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器及其制造方法。技术方案根据本专利技术的一实施例，双端子垂直型1T－动态随机存取存储器包括：阴极(cathode)层，由第一类型的高浓度半导体层形成；基区，包括形成于上述阴极层的第二类型的低浓度半导体层及形成于上述第二类型的低浓度半导体层的第一类型的低浓度半导体层；以及阳极(anode)层，在上述第一类型的低浓度半导体层上由第二类型的高浓度半导体层形成。根据本专利技术的一实施例，上述第一类型的高浓度半导体层包括n+型半导体层及p+型半导体层中的一种，上述第二类型的高浓度半导体层包括n+型半导体层及p+型半导体层中的一种，在上述第一类型的高浓度半导体层为n+型半导体层的情况下，上述第二类型的高浓度半导体层为p+型半导体层，在上述第一类型的高浓度半导体层为p+型半导体层的情况下，上述第二类型的高浓度半导体层为n+型半导体层。根据本专利技术的一实施例，上述第一类型的低浓度半导体层包括p型半导体层及n型半导体层中的一种，上述第二类型的低浓度半导体层包括p型半导体层及n型半导体层中的一种，在上述第一类型的低浓度半导体层为p型半导体层的情况下，上述第二类型的低浓度半导体层为n型半导体层，在上述第一类型的低浓度半导体层为n型半导体层的情况下，上述第二类型的低浓度半导体层为p型半导体层。根据本专利技术的一实施例，上述基区的掺杂浓度根据杂质添加程度从1×1016cm－3增加到1×1017cm－3或者从1×1018cm－3增加到1×1019cm－3。根据本专利技术的一实施例，在上述基区中，在上述基区的掺杂浓度从1×1018cm－3增加到1×1019cm－3的情况下，通过产生闩锁效应来增加闩锁效应电压，并通过增加上述闩锁效应电压来将上述基区的状态确定为高。根据本专利技术的一实施例，在上述基区中，在上述基区的掺杂浓度从1×1016cm－3增加到1×1017cm－3的情况下，将上述基区的状态确定为低。根据本专利技术的一实施例，上述阴极层通过固定注入浓度为1×1020cm－3的用于形成上述第一类型的高浓度半导体层的离子来形成。根据本专利技术的一实施例，上述阳极层通过固定注入浓度为1×1020cm－3的用于形成上述第二类型的高浓度半导体层的离子来形成。根据本专利技术的一实施例，上述第一类型的低浓度半导体层及上述第二类型的低浓度半导体层的厚度大于等于80nm。根据本专利技术的一实施例，双端子垂直型1T－动态随机存取存储器的制造方法包括：形成由第一类型的高浓度半导体层形成的阴极层的步骤；形成包括形成于上述阴极层的第二类型的低浓度半导体层及形成于上述第二类型的低浓度半导体层的第一类型的低浓度半导体层的基区的步骤；以及形成在上述第一类型的低浓度半导体层上由第二类型的高浓度半导体层形成的阳极层的步骤。根据本专利技术的一实施例，形成上述基区的步骤包括为了使掺杂浓度随着杂质添加程度从1×1016cm－3增加到1×1017cm－3或者从1×1018cm－3增加到1×1019cm－3而调节上述基区的掺杂浓度的步骤。根据本专利技术的一实施例，将上述基区的掺杂浓度从1×1018cm－3增加到1×1019cm－3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双端子垂直型1T－动态随机存取存储器，其特征在于，包括：阴极层，由第一类型的高浓度半导体层形成；基区，包括形成于上述阴极层的第二类型的低浓度半导体层及形成于上述第二类型的低浓度半导体层的第一类型的低浓度半导体层；以及阳极层，在上述第一类型的低浓度半导体层上由第二类型的高浓度半导体层形成。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.01 KR 10-2016-01626661.一种双端子垂直型1T－动态随机存取存储器，其特征在于，包括：阴极层，由第一类型的高浓度半导体层形成；基区，包括形成于上述阴极层的第二类型的低浓度半导体层及形成于上述第二类型的低浓度半导体层的第一类型的低浓度半导体层；以及阳极层，在上述第一类型的低浓度半导体层上由第二类型的高浓度半导体层形成。2.根据权利要求1所述的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器，其特征在于，上述第一类型的高浓度半导体层包括n+型半导体层及p+型半导体层中的一种，上述第二类型的高浓度半导体层包括n+型半导体层及p+型半导体层中的一种，在上述第一类型的高浓度半导体层为n+型半导体层的情况下，上述第二类型的高浓度半导体层为p+型半导体层，在上述第一类型的高浓度半导体层为p+型半导体层的情况下，上述第二类型的高浓度半导体层为n+型半导体层。3.根据权利要求1所述的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器，其特征在于，上述第一类型的低浓度半导体层包括p型半导体层及n型半导体层中的一种，上述第二类型的低浓度半导体层包括p型半导体层及n型半导体层中的一种，在上述第一类型的低浓度半导体层为p型半导体层的情况下，上述第二类型的低浓度半导体层为n型半导体层，在上述第一类型的低浓度半导体层为n型半导体层的情况下，上述第二类型的低浓度半导体层为p型半导体层。4.根据权利要求1所述的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器，其特征在于，上述基区的掺杂浓度随着杂质添加程度从1×1016cm－3增加到1×1017cm－3或者从1×1018cm－3增加到1×1019cm－3。5.根据权利要求4所述的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器，其特征在于，在上述基区中，在上述基区的掺杂浓度从1×1018cm－3增加到1×1019cm－3的情况下，通过产生闩锁效应来增加闩锁效应电压，并通过增加上述闩锁效应电压来将上述基区的状态确定为高。6.根据权利要求4所述的双端子垂直型1T－动态随机存取存储器，其特征在于，在上述基区中，在上述基区的掺杂浓度从1×1016cm－3增加到1×1017cm...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴在勤，宋昇弦，金旻源，
申请(专利权)人：汉阳大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR