晶体管及其制备方法、以及存储器技术

本公开实施例提供了一种晶体管及其制备方法、以及存储器，该晶体管包括：衬底，所述衬底包括有源区；栅极结构，所述栅极结构穿过所述有源区；所述栅极结构包括栅极和栅极介质层，所述栅极介质层覆盖所述栅极的侧壁和底部；沟道层，位于所述栅极介质层相对远离所述栅极的一侧，所述沟道层包括金属氧化物半导体层；所述有源区包括分设于所述栅极结构两侧的第一有源层和第二有源层，所述第一有源层和所述第二有源层均与所述沟道层相接触。述第二有源层均与所述沟道层相接触。述第二有源层均与所述沟道层相接触。

【技术实现步骤摘要】
晶体管及其制备方法、以及存储器


[0001]本公开涉及半导体
，特别是涉及一种晶体管及其制备方法、以及存储器。

技术介绍

[0002]晶体管是电子电路中的重要元件。晶体管利用栅极电压来控制源极和漏极间流经沟道的电流，是一种电压控制性开关器件。
[0003]晶体管可用于形成存储器，例如可用于动态随机存取存储器(Dynamic random access memory，简称DRAM)中，与电容器共同形成存储单元。晶体管的电学性能对存储单元的存储性能有重要影响，因此，提高晶体管的电学性能是提高存储单元的性能的重要途径。

技术实现思路

[0004]根据本公开的第一个方面，提供了一种晶体管，包括：
[0005]衬底，所述衬底包括有源区；
[0006]栅极结构，所述栅极结构穿过所述有源区；所述栅极结构包括栅极和栅极介质层，所述栅极介质层覆盖所述栅极的侧壁和底部；
[0007]沟道层，位于所述栅极介质层相对远离所述栅极的一侧，所述沟道层包括金属氧化物半导体层；
[0008]所述有源区包括分设于所述栅极结构两侧的第一有源层和第二有源层，所述第一有源层和所述第二有源层均与所述沟道层相接触。
[0009]在一些实施例中，所述金属氧化物半导体层的材质包括氧化铟镓锌、氧化铟锡、氧化铟钨、氧化铟锌、氧化镓、氧化铟中的至少一种。
[0010]在一些实施例中，所述金属氧化物半导体层的厚度为0.5nm至3nm。
[0011]在一些实施例中，所述沟道层包括至少一个子沟道层组，所述子沟道层组包括依次层叠的两个子沟道层，所述两个子沟道层其中之一子沟道层包括所述金属氧化物半导体层，另一子沟道层包括硅锗半导体层或硅半导体层。
[0012]在一些实施例中，所述金属氧化物半导体层覆盖所述第一有源层和所述第二有源层相对靠近所述栅极结构的侧壁。
[0013]在一些实施例中，所述第一有源层和所述第二有源层位于所述沟道层的顶部；
[0014]所述栅极介质层，覆盖所述第一有源层和所述第二有源层的侧壁、以及所述沟道层的顶部未被所述第一有源层和所述第二有源层覆盖的部分。
[0015]在一些实施例中，所述栅极包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第二部分相对靠近所述衬底表面的一侧，所述第一部分具有沿指定方向的第一尺寸，所述第二部分具有沿所述指定方向的第二尺寸，所述第一尺寸大于所述第二尺寸，所述指定方向平行于所述衬底表面，且与所述栅极的延伸方向相垂直。
[0016]在一些实施例中，所述栅极包括第一子栅极和第二子栅极，所述第二子栅极位于所述第一子栅极相对靠近所述衬底表面的一侧，所述第一子栅极的材质包括金属，所述第
二子栅极的材质包括多晶硅。
[0017]根据本公开的第二个方面，提供了一种存储器，包括：
[0018]存储单元，所述存储单元用于存储数据；所述存储单元包括如本公开的第一个方面所述的晶体管。
[0019]在一些实施例中，所述存储单元还包括：
[0020]电容器，所述电容器与所述存储单元中的所述晶体管的第一有源层或第二有源层耦合。
[0021]根据本公开的第三个方面，提供了一种晶体管的制备方法，包括：
[0022]提供衬底；其中，所述衬底包括有源区，所述衬底中形成有穿过所述有源区的沟槽；
[0023]在所述有源区形成第一有源层和第二有源层；其中，所述第一有源层和所述第二有源层分设于所述沟槽的两侧；
[0024]在位于所述有源区的所述沟槽的底部和侧壁形成沟道层；其中，所述沟道层包括金属氧化物半导体层；所述沟道层与所述第一有源层和所述第二有源层相接触；
[0025]在所述沟槽内依次形成栅极介质层和栅极；其中，所述栅极介质层覆盖所述沟道层。
[0026]在一些实施例中，所述金属氧化物半导体层的材质包括氧化铟镓锌、氧化铟锡、氧化铟钨、氧化铟锌、氧化镓、氧化铟中的至少一种。
[0027]在一些实施例中，所述金属氧化物半导体层的厚度为0.5nm至3nm。
[0028]在一些实施例中，所述沟道层包括依次层叠的第一子沟道层和第二子沟道层；所述在位于所述有源区的所述沟槽的底部和侧壁形成沟道层的步骤，包括：
[0029]向位于所述有源区的所述沟槽的底部和侧壁注入掺杂离子，形成第一子沟道层；
[0030]形成覆盖所述第一子沟道层的底部和侧壁的第二子沟道层；其中，所述第二子沟道层包括金属氧化物半导体层。
[0031]在一些实施例中，所述第一有源层和所述第二有源层位于所述第一子沟道层的顶部，所述第二子沟道层还覆盖所述第一有源层和所述第二有源层相对靠近所述栅极的侧壁；所述形成覆盖所述第一子沟道层的底部和侧壁的第二子沟道层的步骤，包括：
[0032]形成覆盖所述沟槽的底部和侧壁的第二子沟道层；其中，所述第二子沟道层的顶部与所述第一有源层和所述第二有源层的顶部平齐。
[0033]在一些实施例中，所述第一有源层和所述第二有源层位于所述第一子沟道层的顶部，所述第二子沟道层的顶部和所述第一子沟道层的顶部平齐；
[0034]所述在所述沟槽内形成栅极介质层的步骤，包括：
[0035]在所述沟槽内形成栅极介质层；其中，所述栅极介质层还覆盖所述第二子沟道层的顶部，以及所述第一有源层和所述第二有源层的侧壁。
[0036]在一些实施例中，所述栅极包括第一子栅极和第二子栅极，所述第二子栅极位于所述第一子栅极相对靠近所述衬底表面的一侧；
[0037]所述在所述沟槽内形成栅极的步骤，包括：
[0038]在所述栅极介质层相对远离所述沟道层一侧形成所述第一子栅极；其中，所述第一子栅极的材质包括金属；
[0039]在所述第一子栅极的顶部形成所述第二子栅极；其中，所述第二子栅极的材质包括多晶硅。
[0040]本公开实施例中，晶体管的沟道层包括金属氧化物半导体层。第一方面，相较于相关技术中的硅半导体沟道层，金属氧化物半导体层中载流子迁移率高，当晶体管处于开态时，能够在沟道层中形成载流子迁移率较高的迁移层，提高晶体管的开关速度，从而提高了存储单元的读写操作速率。第二方面，相较于采用硅半导体作为沟道层的晶体管，采用金属氧化物半导体层的晶体管饱和电流较大，因此可减小晶体管的体积，从而减小存储单元的体积，提高存储器的集成度。进一步地，采用金属氧化物半导体层的晶体管截止电流较小，当晶体管处于关态时，电容器中载流子流失速率较慢，因此，存储单元的稳定性好，并且当电容器中载流子流失速率较慢时，可延长存储单元两次刷新的时间间隔，从而降低存储单元的功耗。更进一步地，采用金属氧化物半导体层的晶体管的开关电流比较大，从关态到开态的电流变化较快，能够提高晶体管的开关速度，提高存储单元的读写操作效率。总言之，本公开实施例中，当沟道层包括金属氧化物半导体层时，能够提高晶体管的电性能，从而提高存储单元的存储性能，提高存储器的存储性能和集成度。
附图说明
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种晶体管，其特征在于，包括：衬底，所述衬底包括有源区；栅极结构，所述栅极结构穿过所述有源区；所述栅极结构包括栅极和栅极介质层，所述栅极介质层覆盖所述栅极的侧壁和底部；沟道层，位于所述栅极介质层相对远离所述栅极的一侧，所述沟道层包括金属氧化物半导体层；所述有源区包括分设于所述栅极结构两侧的第一有源层和第二有源层，所述第一有源层和所述第二有源层均与所述沟道层相接触。2.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述金属氧化物半导体层的材质包括氧化铟镓锌、氧化铟锡、氧化铟钨、氧化铟锌、氧化镓、氧化铟中的至少一种。3.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述金属氧化物半导体层的厚度为0.5nm至3nm。4.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述沟道层包括至少一个子沟道层组，所述子沟道层组包括依次层叠的两个子沟道层，所述两个子沟道层其中之一子沟道层包括所述金属氧化物半导体层，另一子沟道层包括硅锗半导体层或硅半导体层。5.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述金属氧化物半导体层覆盖所述第一有源层和所述第二有源层相对靠近所述栅极结构的侧壁。6.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述第一有源层和所述第二有源层位于所述沟道层的顶部；所述栅极介质层，覆盖所述第一有源层和所述第二有源层的侧壁、以及所述沟道层的顶部未被所述第一有源层和所述第二有源层覆盖的部分。7.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述栅极包括第一部分和第二部分，所述第一部分位于所述第二部分相对靠近所述衬底表面的一侧，所述第一部分具有沿指定方向的第一尺寸，所述第二部分具有沿所述指定方向的第二尺寸，所述第一尺寸大于所述第二尺寸，所述指定方向平行于所述衬底表面，且与所述栅极的延伸方向相垂直。8.根据权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述栅极包括第一子栅极和第二子栅极，所述第二子栅极位于所述第一子栅极相对靠近所述衬底表面的一侧，所述第一子栅极的材质包括金属，所述第二子栅极的材质包括多晶硅。9.一种存储器，其特征在于，包括：存储单元，所述存储单元用于存储数据；所述存储单元包括如权利要求1至8任一项所述的晶体管。10.根据权利要求9所述的存储器，其特征在于，所述存储单元还包括：电容器，所述电容器与所述存储单元中的所述晶体管的第一有源层或第二有源层耦合。11.一种晶体管的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；其中，所述衬底包括有源区，所述衬底中形成有穿...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖君玮，王晓光，肖德元，李宗翰，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：