具有具异质结构有源区的铁电晶体管的集成组合件制造技术

一些实施例包含一种铁电晶体管，其具有有源区，所述有源区包含第一源极/漏极区、第二源极/漏极区及介于所述第一源极/漏极区与所述第二源极/漏极区之间的本体区。所述本体区具有与所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区中的至少一者不同的半导体组合物以实现所述本体区内的载子补充。绝缘材料是沿着所述本体区。铁电材料是沿着所述绝缘材料。导电栅极材料是沿着所述铁电材料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有具异质结构有源区的铁电晶体管的集成组合件
具有具异质结构有源区的铁电晶体管的集成组合件。
技术介绍
存储器是一种类型的集成电路系统且在计算机系统中用于存储数据。存储器可制造成个别存储器单元的一或多个阵列。可使用数字线(其还可被称为位线、数据线、感测线或数据/感测线)及存取线(其还可被称为字线)写入到存储器单元或从存储器单元读取。数字线可使沿着阵列的列的存储器单元导电互连，且存取线可使沿着阵列的行的存储器单元导电互连。存储器单元可为易失性的或非易失性的。非易失性存储器单元可长时间(包含在计算机关闭时)存储数据。易失性存储器消散且因此需要被刷新/重写，在许多例子中，每秒多次刷新/重写。无论如何，存储器单元经配置以依至少两个不同可选择状态保持或存储存储器。在二进制系统中，状态被视为“0”或“1”。在其它系统中，至少一些个别存储器单元可经配置以存储信息的两个以上级或状态。铁电场效晶体管(FeFET)可用作存储器单元。明确来说，FeFET可具有对应于FeFET内的铁电材料的两个不同极化模式的两个可选择存储器状态。可例如通过不同阈值电压(Vt)或通过针对所选择定操作电压的不同沟道导电性来特性化不同极化模式。FeFET的铁电极化模式可在无电源的情况下保持(至少达可测量持续时间)。一种类型的铁电晶体管是金属铁电金属绝缘体半导体(MFMIS)晶体管。此具有在金属(M)与半导体衬底(S)之间的栅极电介质(绝缘体(I))。此还具有在金属上方的铁电(F)材料，且具有在铁电材料上方的栅极(通常包括金属(M))。在操作中，跨铁电材料的电场用于将铁电材料从一个极化模式切换到另一极化模式。铁电晶体管包括一对源极/漏极区及源极/漏极区之间的沟道区。跨沟道区的导电性受铁电材料的极化模式影响。另一类型的铁电晶体管是金属铁电绝缘体半导体(MFIS)；其中铁电材料直接接触绝缘体(即，其中在铁电材料与绝缘体之间不存在中介金属)。沟道区可被视为包含在铁电晶体管的本体区内。在编程操作期间，载子(空穴及电子)迁移进入及离开本体区。期望发展出可快速编程且仍可扩展到日益提高的集成度的铁电晶体管。据证实，运用常规铁电晶体管配置难以实现所要的快速编程。将期望发展出解决上述问题的新颖铁电晶体管，且发展出利用此类晶体管的新颖存储器阵列架构。附图说明图1是实例组合件的区的图解横截面视图。图2以图形说明实例实施例中的一种材料的价带的能量与相邻材料的导电带的能量之间的小间隙。图3及4是实例存储器阵列的区的示意图。图5A是实例组合件的区的图解横截面视图，且图5B是图5A的组合件的一部分的组合物对比深度的图形视图。图6A是实例组合件的区的图解横截面视图，且图6B是图6A的组合件的一部分的组合物对比深度的图形视图。图7到9是实例组合件的区的图解横截面视图。图10是实例封装的区的图解横截面视图。具体实施方式一些实施例包含以下认知：常规铁电晶体管的一个问题是此类晶体管的本体区可为“浮动的”，且因此可与载子(空穴或电子)的源隔离。此在编程操作期间可成为问题，此是因为编程操作的速度的限制因素可为载子在晶体管的本体区内刷新的速率。铁电晶体管可为p沟道装置(即，可具有p型源极/漏极区，且具有经操作以在p型源极/漏极区之间传导空穴的沟道)，或可为n沟道装置(即，可具有n型源极/漏极区，且具有经操作以在n型源极/漏极区之间传导电子的沟道)。源极/漏极区可在编程操作期间将一个类型的载子提供到铁电晶体管的本体区(用于p沟道装置的空穴、用于n沟道装置的电子)，但另一类型的载子将来自邻近本体区的块状材料。在常规结构中，浮动本体区与块状材料过于隔离而无法快速补充此另一类型的载子，且性能受损。一些实施例包含异质结构有源区，此实现载子补充期间的带间穿隧以藉此改进性能(例如，增加编程速度)。参考图1到10描述实例实施例。作为初步事项，应注意，一些图展示各种不同掺杂剂程度；且利用指示p+、p、p-、n-、n及n+的一些或全部来区分程度。被识别为p+、p及p-的区之间的掺杂剂浓度的差异通常如下。p+区具有至少约1020个原子/cm3的掺杂剂浓度，p区具有从约1014个原子/cm3到约1018个原子/cm3的掺杂剂浓度，且p-区具有小于或等于约1016个原子/cm3的掺杂剂浓度。被识别为n-、n及n+的区将具有分别类似于上文相对于p-、p及p+区描述的掺杂剂浓度的掺杂剂浓度，当然，除了n区中将具有与p区类型相反的导电性增强掺杂剂之外。应注意，术语“p”及“n”可在本文中用于指代掺杂剂类型及相对掺杂剂浓度两者。术语“p”及“n”应被理解为仅指代掺杂剂类型且不指代相对掺杂剂浓度，除了在明确陈述所述术语指代相对掺杂剂浓度时之外。因此，为了解释本公开及下文权利要求书，应理解，术语“p型掺杂”及“n型掺杂”指代区的掺杂剂类型且不指代相对掺杂剂程度。因此，p型掺杂区可被掺杂到上文论述的p+、p及p-掺杂剂程度中的任一者，且类似地，n型掺杂区可被掺杂到上文论述的n+、n及n-掺杂剂程度中的任一者。参考图1，集成组合件10包含由基底12支撑的铁电晶体管14。基底12可包括半导体材料；且例如可包括单晶硅、基本上由单晶硅组成或由单晶硅组成。基底12可称为半导体衬底。术语“半导体衬底”意味着包括半导电材料的任何构造，包含(但不限于)块状半导电材料(例如半导电晶片)(单独或呈包括其它材料的组合件)及半导电材料层(单独或呈包括其它材料的组合件)。术语“衬底”指代任何支撑结构，包含(但不限于)上述半导体衬底。在一些应用中，基底12可对应于含有与集成电路制造相关联的一或多种材料的半导体衬底。此类材料可包含例如耐火金属材料、屏障材料、扩散材料、绝缘体材料等中的一或多者。间隙经提供于基底12与铁电晶体管14之间以指示在一些实施例中，可存在提供于基底与铁电晶体管14之间的其它材料、电路组件等。铁电晶体管14包括有源区16。有源区包含第一(或下)源极/漏极区18、第二(或上)源极/漏极区20及介于源极/漏极区18与20之间的本体区(或沟道区)22。在所说明的实施例中，有源区16相对于基底12垂直地延伸(即，源极/漏极区18及20彼此垂直相对)。在其它实施例中，有源区可具有相对于基底12的不同配置(例如，源极/漏极区可彼此水平相对)。有源区16包括半导体材料且为异质结构配置；其中术语“异质结构配置”意味着源极/漏极区18及20中的至少一者在半导体组合物上相对于本体区22不同。在一些实施例中，源极/漏极区18及20两者在半导体组合物上相对于本体区22不同。在所展示的实施例中，第一源极/漏极区18包括半导体组合物“1”，本体区22包括半导体组合物“2”，且第二源极/漏极区20包括半导体组合物“3”。半导体组合物1、2及3可为任何适合的组合物；且在一些实施例中，可包括硅、锗、III/V族半导体材料(例如，磷化镓)、半导体氧化物等中的一或多者，基本上是由其组成，或是由其所组成；其中术语III/V族半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁电晶体管，其包括：/n有源区，其包含第一源极/漏极区、第二源极/漏极区及介于所述第一源极/漏极区与所述第二源极/漏极区之间的本体区；所述本体区包括与所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区中的至少一者不同的半导体组合物以实现通过所述本体区与所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区中的所述至少一者之间的带间穿隧来补充所述本体区内的载子；/n绝缘材料，其沿着所述本体区；/n铁电材料，其沿着所述绝缘材料；及/n导电栅极材料，其沿着所述铁电材料。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181113 US 16/188,4321.一种铁电晶体管，其包括：
有源区，其包含第一源极/漏极区、第二源极/漏极区及介于所述第一源极/漏极区与所述第二源极/漏极区之间的本体区；所述本体区包括与所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区中的至少一者不同的半导体组合物以实现通过所述本体区与所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区中的所述至少一者之间的带间穿隧来补充所述本体区内的载子；
绝缘材料，其沿着所述本体区；
铁电材料，其沿着所述绝缘材料；及
导电栅极材料，其沿着所述铁电材料。


2.根据权利要求1所述的铁电晶体管，其包括在所述铁电材料与所述绝缘材料之间的中介导电材料。


3.根据权利要求1所述的铁电晶体管，其中所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区包括彼此不同的半导体组合物。


4.根据权利要求1所述的铁电晶体管，其中所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区包括相同半导体组合物。


5.根据权利要求1所述的铁电晶体管，其中所述本体区包括与所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区两者不同的半导体组合物。


6.根据权利要求5所述的铁电晶体管，其中所述本体区包括具有硅或不具有硅的锗；
其中所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区包括具有锗或不具有锗的硅；且
其中所述本体区内的锗浓度高于所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区中的任一者内的任何锗浓度。


7.根据权利要求6所述的铁电晶体管，其中所述本体区内的所述锗浓度在从约10原子％到约100原子％的范围内。


8.根据权利要求6所述的铁电晶体管，其中所述本体区包括硅及锗两者。


9.根据权利要求6所述的铁电晶体管，其包括从所述本体区的所述半导体组合物到所述源极/漏极区中的至少一者的所述半导体组合物的突然转变。


10.根据权利要求6所述的铁电晶体管，其包括从所述本体区的所述半导体组合物到所述源极/漏极区两者的所述半导体组合物的突然转变。


11.根据权利要求6所述的铁电晶体管，其包括从所述本体区的所述半导体组合物到所述源极/漏极区中的至少一者的所述半导体组合物的渐变转变。


12.根据权利要求6所述的铁电晶体管，其包括从所述本体区的所述半导体组合物到所述源极/漏极区中的一者的所述半导体组合物的突然转变，且包括从所述本体区的所述半导体组合物到所述源极/漏极区中的另一者的所述半导体组合物的渐变转变。


13.根据权利要求12所述的铁电晶体管，其中由所述导电栅极材料重叠的所述有源区的一部分是所述有源区的门控部分；其中所述突然转变是在所述有源区的所述门控部分内；且其中所述渐变转变的一部分是在所述有源区的所述门控部分内，且所述渐变转变的另一部分不在所述有源区的所述门控部分内。


14.一种集成组合件，其包括：
铁电晶体管；所述铁电晶体管包括垂直延伸的有源区，所述有源区包含第一源极/漏极区、第二源极/漏极区及介于所述第一源极/漏极区与所述第二源极/漏极区之间的本体区；所述本体区包括与所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区中的任一者不同的半导体组合物；所述源极/漏极区被重掺杂到第一导电类型；所述本体区相对于所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区的所述不同半导体组合物实现通过所述本体区与所述源极/漏极区之间的带间穿隧来补充所述本体区内的第二导电类型的载子；所述第一导电类型及所述第二导电类型中的一者是n型且另一者是p型；
第一比较数字线，其与所述第一源极/漏极区耦合；及
第二比较数字线，其与所述第二源极/漏极区耦合。


15.根据权利要求14所述的集成组合件，其中所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区中的一者是上源极/漏极区，且所述第一源极/漏极区及所述第二源极/漏极区中的另一者是下源极/漏极区；且其中所述铁电晶体管沿着横截面包括：
一对相对侧壁，其沿着所述本体区、所述上源极/漏极区及所述下源极/漏极区的一部分；
绝缘材料，其沿着所述相对侧壁中的每一者；
铁电材料，其邻近所述绝缘材料；及
导电栅极材料，其邻近所述铁电材料。


16.根据权利要求15所述的集成组合件，其中：
所述铁电晶体管是在存储器阵列内且对应于存储器单元的许多基本上相同铁电晶体管中的一者；
所述导电栅极材料与字线耦合，所述字线是许多基本上相同字线中的一者；
所述第一比较数字线及所述第二比较数字线一起成为一组成对的第一及第二比较数字线，其中所述成对组是第一及第二比较数字线的许多基本上相同成对组中的一者；及
所述存储器单元中的每一者是通过所述字线中的一者与第一及第二比较数字线的所述组中的一者的组合来唯一地寻址。

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【专利技术属性】
技术研发人员：K·M·卡尔达，D·V·N·拉马斯瓦米，刘海涛，
申请(专利权)人：美光科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US