專利名稱：半導(dǎo)體存儲器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，更具體而言，涉及一種具有垂直柵單元的半導(dǎo)體存儲器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
除了快閃存儲器件的非易失性、靜態(tài)隨機存取存儲器(SRAM)的高速操作、以及動態(tài)隨機存取存儲器(DRAM)的高集成度之外，半導(dǎo)體存儲器件還可以具有低功耗的特點。諸如鐵電隨機存取存儲器(FRAM)、磁隨機存取存儲器(MRAM)、相變隨機存取存儲器(PCRAM)、或納米浮柵存儲器(NFGM)的器件可以提供以上所列的特點。
例如，已經(jīng)使用二極管作為半導(dǎo)體存儲器件的開關(guān)器件。然而，在將二極管應(yīng)用為開關(guān)器件時，半導(dǎo)體存儲器件可能具有以下特點。
圖1是包括根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的開關(guān)器件的半導(dǎo)體存儲器件的電路圖。
參見圖1，所述半導(dǎo)體存儲器件具有包括下層單元A和上層單元B的多層層疊(MLS, mult1-level stack)結(jié)構(gòu)。下層單元A和上層單元B分別形成在公共字線20之下和之上。下層單元A包括用作開關(guān)器件的二極管12以及形成在第一位線10與公共字線20之間的相變材料16，上層單元B包括用作開關(guān)器件的二極管22以及形成在公共字線20與第二位線30之間的相變材料26。
圖2說明與圖1的半導(dǎo)體存儲器件相對應(yīng)的截面結(jié)構(gòu)。
參見圖2，下層單元形成在第一位線10上，所述下層單元包括順序地形成的二極管12、加熱件14以及相變材料16。下層單元還包括形成在相鄰的下層單元之間的掩埋絕緣層18。
公共字線20形成在下層單元上，并且上層單元形成在公共字線20上。上層單元包括順序地形成的二極管22、加熱件24以及相變材料26。在相鄰的上層單元之間形成有掩埋絕緣層28。第二位線30形成在上層單元上。
在如圖1和圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)中，將二極管12和22形成為半導(dǎo)體存儲器件的開關(guān)器件。
在利用二極管作為開關(guān)器件時，需要分別分開的字線和位線以選擇二極管。然而，隨著半導(dǎo)體存儲器件進一步集成，字線和位線形成得更小，因而字線的電阻逐漸地增加。隨著字線的電阻增加，在單元的寫入或讀取操作中字線的電壓變得接近0V，因而施加到單元的電壓減小，導(dǎo)致讀取/寫入感測余量減小。更具體地，由于字線的電壓增加，單元的低電阻值狀態(tài)被感測為高電阻狀態(tài)，使得導(dǎo)致了減小讀取感測余量的字線跳躍(bouncing)。
另外，隨著字線和位線的臨界尺寸(CD)根據(jù)半導(dǎo)體存儲器件的進一步集成而減小，互連線電阻逐漸增加，因而內(nèi)部操作電壓增加。另外，在將二極管形成為開關(guān)器件時，所有的掩模工藝都以單元節(jié)距(pitch)來執(zhí)行，制造工藝復(fù)雜，生產(chǎn)成本增加。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個示例性實施例，一種制造半導(dǎo)體存儲器件的方法，包括以下步驟:在位線上形成柵單元材料層；沿位線延伸的方向?qū)艈卧牧蠈拥囊徊糠挚涛g成線形，以形成線形刻蝕區(qū)域；在線形刻蝕區(qū)域中形成第一間隔件絕緣層；對第一間隔件絕緣層執(zhí)行回蝕工藝，以暴露位線并形成回蝕區(qū)域；在第一間隔件絕緣層之下形成第一氧化物層；在回蝕區(qū)域中形成第一掩埋絕緣層；沿與位線延伸的方向相垂直的方向刻蝕柵單元材料層，以形成第一溝槽；在第一溝槽中在柵單元材料層的側(cè)壁上形成第二間隔件絕緣層；對第二間隔件絕緣層執(zhí)行回蝕工藝以暴露位線；在第二間隔件絕緣層之下形成第二氧化物層；在第一溝槽中形成第二掩埋絕緣層；去除第一間隔件絕緣層和第二間隔件絕緣層；在通過去除第一間隔件絕緣層和第二間隔件絕緣層而形成的空間中順序地形成柵氧化物層和柵金屬層；去除柵金屬層和柵氧化物層的一部分；在通過去除柵金屬層和柵氧化物層的一部分而形成的空間中形成第三掩埋絕緣層；去除柵單元材料層的上部；在通過去除柵單元材料層的上部而形成的空間中順序地形成下電極和數(shù)據(jù)儲存材料層；以及在數(shù)據(jù)儲存材料層上形成互連層。根據(jù)另一個示例性實施例，一種制造半導(dǎo)體存儲器件的方法，包括以下步驟:在位線上形成柵單元材料層；沿與位線延伸的方向相垂直的方向刻蝕柵單元材料層的一部分以形成第一溝槽；在第一溝槽中在柵單元材料層的側(cè)壁上形成間隔件絕緣層；在間隔件絕緣層之下形成氧化物層；在第一溝槽中形成第一掩埋絕緣層；去除間隔件絕緣層；在通過去除間隔件絕緣層而形成的空間中順序地形成柵氧化物層和柵金屬層；去除柵金屬層和柵氧化物層的一部分；在通過去除柵金屬層和柵氧化物層的一部分而形成的空間中形成第二掩埋絕緣層；去除柵單元材料層的上部；在通過去除柵單元材料層的上部而形成的空間中順序地形成下電極和數(shù)據(jù)儲存材料層；以及在數(shù)據(jù)儲存材料層上形成互連層。根據(jù)另一個示例性實施例，一種制造半導(dǎo)體存儲器件的方法，包括以下步驟:在位線上形成柵單元材料層；將柵單元材料層圖案化為柱體形狀；在柵單元材料層被去除的區(qū)域的底部中形成絕緣層；在柵單元材料層的暴露側(cè)壁上形成柵氧化物層；在柵單元材料層被去除的區(qū)域中的柵氧化物層上形成柵金屬層；在柵單元材料層被去除的區(qū)域中形成第一掩埋絕緣層；去除柵柵金屬層和氧化物層的一部分；在通過去除柵金屬層和柵氧化物層而形成的空間中形成第二掩埋絕緣層；去除柵單元材料層的上部；在通過去除柵單元材料層的上部而形成的空間中順序地形成下電極和數(shù)據(jù)儲存材料層；以及在數(shù)據(jù)儲存材料層上形成互連層。


從以下結(jié)合附圖的詳細描述中將更清楚地理解本公開主題的上述和其它的方面、特征和優(yōu)點，其中:圖1是說明包括現(xiàn)有技術(shù)中的開關(guān)器件的半導(dǎo)體存儲器件的配置的電路圖2是與圖1相對應(yīng)的半導(dǎo)體存儲器件的截面圖3是說明根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的包括垂直柵單元的半導(dǎo)體存儲器件的電路圖4是說明根據(jù)本發(fā)明第一示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器件的布局的示圖5A至圖5G是說明制造具有圖4的布局的半導(dǎo)體存儲器件的方法的示圖6是說明根據(jù)本發(fā)明第二示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器件的布局的示圖7A至圖7D是說明制造具有圖6的布局的半導(dǎo)體存儲器件的方法的示圖8是說明根據(jù)本發(fā)明第三示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器件的布局的示圖9A至圖9D是說明制造具有圖8的布局的半導(dǎo)體存儲器件的方法的示圖10是說明根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的具有垂直柵單元的半導(dǎo)體存儲器件的另一個電路配置的示圖11是說明根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的包括垂直柵單元的半導(dǎo)體存儲器件的另一個電路配置的示圖；以及
圖12是說明根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的包括垂直柵單元的半導(dǎo)體存儲器件的另一個電路配置的示圖。
具體實施方式
在下文中，將參照附圖更詳細地描述示例性實施例。
本文參照截面圖描述示例性實施例,截面圖是示例性實施例(以及中間結(jié)構(gòu))的示意性圖示。照此，可以預(yù)料到圖示的形狀變化是例如制造技術(shù)和/或公差的結(jié)果。因而，示例性實施例不應(yīng)被解釋為限于本文所說明的區(qū)域的特定形狀，而是可以包括例如來自于制造的形狀差異。在附圖中，為了清楚起見，可能對層和區(qū)域的長度和尺寸進行夸大。相同的附圖標(biāo)記在附圖中表示相同的元件。還要理解當(dāng)提及一層在另一層或襯底“上”時，其可以直接在另一層或襯底上，或還可以存在中間層。
在下文中，將參照附圖詳細地描述根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器件及其制造方法。
圖3是說明根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的包括垂直柵單元的半導(dǎo)體存儲器件的電路配置的示圖。
參見圖3，半導(dǎo)體存儲器件具有MLS，所述MLS包括分別形成在公共源極126之下和之上的下層單元C和上層單元D。下層單元C和上層單元D每個包括相變材料和用作開關(guān)器件的垂直柵單元。下層單元C形成在第一位線200與公共源極126之間，上層單元D形成在公共源極與第二位線128之間。
如上所述，當(dāng)垂直柵單元用作半導(dǎo)體存儲器件的開關(guān)器件時，經(jīng)由字線來執(zhí)行柵控制，并且經(jīng)由位線來執(zhí)行數(shù)據(jù)傳送。更具體地，字線浮置以增加電壓，由此減小功耗。因而，抑制在現(xiàn)有技術(shù)中發(fā)生的字線跳躍。另外，抑制由于互連線電阻的增加而引起的內(nèi)部操作電壓的增加，簡化制造工藝，并降低制造成本。將參照附圖詳細地描述具有上述特點的本發(fā)明。
圖4說明根據(jù)本發(fā)明第一個示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器件的布局。
參見圖4，沿X軸方向形成位線BL，并且沿垂直于X軸方向的Y軸方向形成字線WL。在位線和字線的交叉處形成垂直柵單元Tr。圖5A至圖5G是說明制造具有圖4的布局的半導(dǎo)體存儲器件的方法的截面圖。首先，參見圖5A，利用導(dǎo)體來形成與垂直柵單元的漏極相連接的第一位線100。在第一位線100上形成用于形成垂直柵單元的柵單元材料層102。更具體地，第一位線100可以包括金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娞蓟衔?。例如，第一位線100可以包括選自鎢(W)、銅(Cu)、氮化鈦(TiN)、氮化鉭(TaN)、氮化鎢(WN)、氮化鑰(MoN)、氮化鈮(NbN)、氮化鈦硅(TiSiN)、氮化鈦鋁(TiAIN)、氮化鈦硼(TiBN)、氮化鋯硅(ZrSiN)、氮化鎢硅(WSiN)、氮化鎢硼(WBN)、氮化鋯鋁(ZrAIN)、氮化鑰硅(MoSiN)、氮化鑰鋁(MoAIN)、氮化鉭硅(TaSiN)、氮化鉭鋁(TaAlN)^j: (Ti)、鑰(Mo)、鉭(Ta)、硅化鈦(TiSi)、硅化鉭(TaSi)Jjcg (TiW)、氮氧化鈦(TiON)、氮氧化鈦鋁(TiAlON)、氮氧化鎢(WON)以及氮氧化鉭(TaON)中的任何一種。柵單元材料層102可以包括諸如硅(Si)、鍺硅(SiGe)、鍺(Ge)以及砷化鎵(GaAs)的半導(dǎo)體材料。具體地，可以通過沉積N摻雜或P摻雜半導(dǎo)體材料或未摻雜半導(dǎo)體材料來形成柵單元材料層102，以在與位線的延伸方向相垂直的方向形成源極、漏極以及溝道。隨后，沿X方向?qū)艈卧牧蠈?02部分地刻蝕成線形，并且在被刻蝕的區(qū)域中形成第一間隔件絕緣層104。隨后，執(zhí)行回蝕工藝以暴露第一位線100。參見圖5B，對柵單元材料層102執(zhí)行選擇氧化工藝。通過選擇氧化工藝在第一間隔件絕緣層104之下形成第一 氧化物層106。隨后，在柵單元材料層102之間形成第一掩埋絕緣層108，并且對第一掩埋絕緣層108執(zhí)行平坦化工藝。參見圖5C，沿Y軸方向部分地刻蝕柵單元材料層102，并且形成第二間隔件絕緣層110。隨后，對柵單元材料層102執(zhí)行回蝕工藝以暴露第一位線100。接著，對柵單元材料層102執(zhí)行選擇氧化工藝以在第二間隔件絕緣層110之下形成第二氧化物層112。隨后，在柵單元材料被刻蝕并去除的柵單元材料層102之間的空間中形成第二掩埋絕緣層114，并且對第二掩埋絕緣層114執(zhí)行平坦化工藝。更具體地，第一間隔件絕緣層104和第二間隔件絕緣層110可以包括相同的材料。第一掩埋絕緣層108和第二掩埋絕緣層114可以包括具有比第一間隔件絕緣層104和第二間隔件絕緣層110更高的刻蝕選擇性的材料。參見圖5D，經(jīng)由濕法刻蝕工藝去除第一間隔件絕緣層104和第二間隔件絕緣層110。在第一間隔件絕緣層104和第二間隔件絕緣層110被刻蝕并去除的空間中順序地形成柵氧化物層116和柵金屬層118。參見圖5E，部分地去除柵氧化物層116和柵金屬層118，并且在柵氧化物層116和柵金屬層118被部分地去除的區(qū)域形成第三掩埋絕緣層120。參見圖5F，部分地去除柵單元材料層102。隨后，在柵單元材料層102被部分地去除的區(qū)域中順序地形成下電極(加熱件)122和數(shù)據(jù)儲存材料層(相變材料層)124，以形成下層單元C。如圖5F所示，包括柵氧化物層116和柵金屬層118的垂直柵單元D被形成為開關(guān)器件。垂直柵單元D具有如圖5F所示的垂直于第一位線而形成的柱體形狀。在具有柱體形狀的垂直柵單元中，用作晶體管的字線的柵金屬層118被形成為浮置結(jié)構(gòu)，因而垂直柵單元D涉及增加電壓。因此，抑制字線的跳躍。
在下電極122與柵單元材料層102的界面處還形成利用諸如T1、鈷(Co)、鎳(Ni)、W、鉬(Pt)、鉛(Pb)、Mo或Ta的材料的硅化物層，以減小柵單元材料層102與下電極122之間的接觸電阻。下電極122可以包括金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娞蓟衔?。例如，下電極122可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAIN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAIN、MoSiN、MoAIN、TaSiN、TaAIN、T1、W、Mo、Ta、TiS1、TaS1、TiW、Ti0N、TiA10N、W0N 以及 TaON 中的任何一種。
數(shù)據(jù)儲存層124是阻變層?？梢愿鶕?jù)用于形成數(shù)據(jù)儲存材料層124的材料將存儲器件劃分為相變隨機存取存儲器(PCRAM)、磁隨機存取存儲器(MRAM)、自旋轉(zhuǎn)移力矩MRAM (STTMRAM)、聚合物隨機存取存儲器(PoRAM)。如果數(shù)據(jù)儲存材料層124由用于PCRAM的材料形成，則數(shù)據(jù)儲存材料層124可以包括選自碲(Te)、硒(Se)、鍺(Ge)、它們的化合物以及合金的材料層。更具體地，數(shù)據(jù)儲存材料層124可以由選自Te、Se、Ge、鉍(Bi)、Pb、錫(Sn)、砷(As)、硫(S)、S1、磷⑵、氧(O)、氮(N)、它們的化合物以及合金的材料形成。
可以利用形成第一間隔件絕緣層104和第二間隔件絕緣層110的工藝來控制數(shù)據(jù)儲存材料層124的尺寸。
參見圖5G,形成具有板形的導(dǎo)電層126。導(dǎo)電層126可以包括金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娞蓟衔?。例如，?dǎo)電層126可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自 W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAIN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAIN、MoSiN、MoAIN、TaSiN、TaAIN、T1、W、Mo、Ta、TiS1、TaS1、TiW、Ti0N、TiA10N、TON 以及 TaON 中的任何一種。
導(dǎo)電層126是與位線的公共源極相連接的源極(互連)。因為將源極形成為板形，所以互連線電阻減小，因而內(nèi)部操作電壓減小。當(dāng)如現(xiàn)有技術(shù)那樣將開關(guān)器件形成為二極管或如本發(fā)明那樣將開關(guān)器件形成為垂直柵單元時，可以執(zhí)行四次或更多次掩模工藝。然而，當(dāng)將二極管形成為開關(guān)器件時，所有的掩模工藝都以單元節(jié)距來執(zhí)行，因而，制造工藝復(fù)雜。然而，當(dāng)將垂直柵單元形成為開關(guān)器件時，可以將作為與公共源極相連接的互連層的導(dǎo)電層形成為板形，并且可以在四次掩模工藝之中的一次或更多次工藝中使用低質(zhì)量的曝光裝置。利用垂直柵單元的結(jié)果是，總制造成本減少。
隨后，通過圖5A至圖5F的上述工藝進一步在導(dǎo)電層126上形成上層單元E。形成具有與第一位線100相同形狀的第二位線128。更具體地，第二位線128可以包括與第一位線100相同的材料，例如，金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娀衔?。例如，第二位線128可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAIN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAIN、MoSiN、MoAIN、TaSiN、TaAIN、T1、W、Mo、Ta、TiS1、TaS1、TiW、Ti0N、TiA10N、TON 以及 TaON 中的任何一種。
如上所述，將垂直柵單元應(yīng)用為半導(dǎo)體存儲器件的開關(guān)器件，并且將晶體管的字線形成為浮置結(jié)構(gòu)且僅涉及增加電壓(僅用作柵控制而不用作電流路徑)。結(jié)果，功耗減小。另外，源極以板形形成為地線，因而抑制由于電阻引起的讀取余量的減少，從而防止字線的跳躍。
在現(xiàn)有技術(shù)中，隨著設(shè)計規(guī)則減小，字線和位線的CD減小并且互連線電阻逐漸增力口。然而，在本發(fā)明中，將源極形成為板形，因而防止互連線電阻的增加。
如以上所述，將垂直柵單元形成為開關(guān)器件，并且將與最終的源極相連接的互連層實現(xiàn)為板形。因此，可以在四次掩模工藝中的一次或更多次中使用低質(zhì)量的曝光裝置，因而減少總制造成本。圖6說明根據(jù)本發(fā)明的第二示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器件的布局。參見圖6，沿X軸方向形成位線BL，并沿垂直于X軸方向的Y軸方向形成字線WL。在位線與字線的交叉處形成垂直柵單元Tr。圖7A至圖7D是說明制造具有圖6的布局的半導(dǎo)體存儲器件的方法的截面圖。首先，參見圖7A，利用導(dǎo)電材料形成與垂直柵單元的漏極相連接的第一位線200。在第一位線200上形成用于形成垂直柵單元的柵單元材料層202。更具體地，第一位線200可以包括金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娞蓟衔?。例如，第一位線200可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAlN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAlN、MoSiN、MoAlN、TaSiN、TaAlN、T1、W、Mo、Ta、TiS1、TaS1、Tiff, TiON、TiAlON、WON 以及 TaON 中的任何一種。柵單元材料層202可以包括諸如S1、SiGe、Ge或GaAs的半導(dǎo)體材料。更具體地，可以通過沉積N型或P型摻雜半導(dǎo)體材料或未摻雜半導(dǎo)體材料來形成柵單元材料層202，以沿與第一位線200的延伸方向相垂直的方向形成源極、漏極以及溝道。隨后，沿X方向部分地刻蝕柵單元材料層202，并形成間隔件絕緣層204。對柵單元材料層202執(zhí)行選擇氧化工藝。通過選擇氧化工藝，在間隔件絕緣層204之下形成氧化物層206。隨后，在柵單元材料202被刻蝕并去除的柵單元材料層202之間形成第一掩埋絕緣層208，并且對第一掩埋絕緣層208執(zhí)行平坦化工藝。這里，第一掩埋絕緣層208可以包括對間隔件絕緣層204具有刻蝕選擇性的材料。參見圖7B，經(jīng)由濕法刻蝕工藝去除間隔件絕緣層204。隨后，在間隔件絕緣層204被刻蝕并去除的空間中順序地形成柵氧化物層210和柵金屬層212。參見圖7C，部分地刻蝕柵氧化物層210和柵金屬層212，并形成第二掩埋絕緣層214。另外，部分地刻蝕柵單元材料層202，并順序地形成下電極(加熱件)216和數(shù)據(jù)儲存材料層(相變材料層)218以形成下層單元F。如圖7C所示，包括柵氧化物層210和柵金屬層212的垂直柵單元G被形成為開關(guān)器件。垂直柵單元G具有垂直于第一位線200的柱體形狀。在具有柱體形狀的垂直柵單元G中，用作晶體管的字線的柵金屬層212被形成為浮置結(jié)構(gòu)并涉及增加電壓，從而防止字線的跳躍。在下電極216與柵單元材料層202之間的界面處還形成硅化物層，以減小柵單元材料層202與下電極216之間的接觸電阻。下電極216可以包括金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娞蓟衔铩＠?，下電極216可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自 W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAIN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAIN、MoSiN、MoAIN、TaSiN、TaAIN、TiW、Mo、Ta、TiS1、TaS1、TiW、TiON、TiAlON、TON 以及 TaON 中的任何一種。數(shù)據(jù)儲存材料層218可以由用于PCRAM、ReRAM、STTRAM、PoRAM等的材料形成。當(dāng)數(shù)據(jù)儲存材料層218由用于PCRAM的材料形成時，數(shù)據(jù)儲存材料層218可以由選自Te、Se、Ge、它們的化合物或合金的材料形成。更具體地，儲存材料層218可以由選自Te、Se、Ge、Sb、B1、Pb、Sn、As、S、S1、P、O、N、它們的化合物以及合金中的任何一種形成。
可以利用形成間隔件絕緣層204的工藝來控制數(shù)據(jù)儲存材料層218的尺寸。
參見圖7D，在形成數(shù)據(jù)儲存材料層218之后，形成具有板形并與位線的公共源極相連接的導(dǎo)電層220。導(dǎo)電層220可以包括金屬、合金、金屬氮氧化物、導(dǎo)電碳化合物。例如，導(dǎo)電層220可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAIN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAIN、MoSiN、MoAIN、TaSiN、TaAIN、T1、W、Mo、Ta、TiS1、TaS1、Tiff, TiON、TiAlON、WON 以及 TaON 中的任何一種。
導(dǎo)電層220是與位線的公共源極相連接的源極(互連線)。因為將源極形成為板形，所以互連線電阻減少，因而內(nèi)部操作電壓減少。當(dāng)如現(xiàn)有技術(shù)那樣將開關(guān)器件形成為二極管或如在本發(fā)明中那樣由垂直柵單元形成開關(guān)器件時，可以執(zhí)行四次或更多次掩模工藝。然而，當(dāng)將二極管形成為開關(guān)器件時，所有的掩模工藝都以單元節(jié)距來執(zhí)行，因而制造工藝復(fù)雜。然而，當(dāng)將垂直柵單元形成為開關(guān)器件時，可以將作為與公共源極相連接的互連層的導(dǎo)電層形成為板形，并且可以在四次掩模工藝之中的一次或更多次掩模工藝中使用低質(zhì)量的曝光裝置。利用垂直柵單元的結(jié)果是，總制造成本減少。
隨后，通過圖7A至圖7C的上述工藝進一步在導(dǎo)電層220上形成上層單元H。形成具有與第一位線200相同形狀的第二位線222。更具體地，第二位線222可以包括與第一位線200相同的材料，例如，金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娀衔?。例如，第二位線222可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAIN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAIN、MoSiNMoAIN、TaSiN、TaAIN、T1、W、Mo、Ta、TiS1、TaS1、TiW、TiON、TiAlON、TON 以及 TaON 中的任何一種。
如上所述，將垂直柵單元應(yīng)用為半導(dǎo)體存儲器件的開關(guān)器件，并將晶體管的字線形成為浮置結(jié)構(gòu)且僅涉及增加電壓(僅用作柵控制而不用作電流路徑)。結(jié)果，功耗減小。另外，源極以板形形成為地線，因而抑制由于電阻值引起的讀取余量的減少，從而防止字線的跳躍。
在現(xiàn)有技術(shù)中，隨著設(shè)計規(guī)則減小，字線和位線的⑶減小，并且互連線電阻逐漸增加。然而，在本發(fā)明中，將源極形成為板形，因而防止互連線電阻的增加。
如上所述，將垂直柵單元形成為開關(guān)器件，并且將與最終的源極相連接的互連層實現(xiàn)為板形。因此，可以在四次掩模工藝中的一次或更多次中使用低質(zhì)量的曝光裝置，因而減少總制造成本。
圖8說明根據(jù)本發(fā)明的第三示例性實施例的半導(dǎo)體存儲器件的布局。
參見圖8，沿X軸方向形成位線BL，并且沿垂直于X軸方向的Y軸方向形成字線WL。在位線和字線的每個交叉處形成垂直柵單元Tr。
圖9A至9D是制造具有圖8的布局的半導(dǎo)體存儲器件的方法的截面圖。
首先，參見圖9A，利用導(dǎo)電材料來形成與垂直柵單元的漏極相連接的第一位線300。在第一位線300上形成用于形成垂直柵單元的柵單元材料層302。
更具體地，第一位線300可以包括金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娞蓟衔铩＠?，第一位線300可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAlN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAlN、MoSiN、MoAlN、TaSiN、TaAlN、T1、W、Mo、Ta、TiS1、TaS1、Tiff, TiON、TiAlON、WON 以及 TaON 中的任何一種。
柵單元材料層302可以包括諸如S1、SiGe、Ge或GaAs的半導(dǎo)體材料。更具體地，可以通過沉積N型或P型摻雜半導(dǎo)體材料或未摻雜半導(dǎo)體材料來形成柵單元材料層302，以沿與第一位線300的延伸方向相垂直的方向形成源極、漏極以及溝道。隨后，將柵單元材料層302圖案化成柱體形狀，并且在通過去除柵單元材料層302所形成的溝槽的底部中形成絕緣層304。在柵單元材料層302的暴露側(cè)壁上形成柵氧化物層 306。參見圖9B，在柵氧化物層306上形成柵金屬層308，并且在形成柵金屬層308之后執(zhí)行平坦化工藝。隨后，在柵金屬層308之間柵單元材料層302被去除之處形成第一掩埋絕緣層310。參見圖9C，部分地刻蝕柵氧化物層306和柵金屬層308，并且在柵氧化物層306和柵金屬層308被部分地刻蝕之處形成第二掩埋絕緣層312。隨后，部分地刻蝕柵單元材料層302，并在柵單元材料層302被去除的區(qū)域中順序地形成下電極(加熱件)314和數(shù)據(jù)儲存材料層(相變材料層)316，以形成下層單元I。如圖9C所示，包括柵氧化物層306和柵金屬層308的垂直柵單元J被形成為開關(guān)器件。垂直柵單元J具有垂直于第一位線300的柱體形狀。在具有柱體形狀的垂直柵單元J中，將用作晶體管的字線的柵金屬層308形成為浮置結(jié)構(gòu)并涉及增加電壓，從而防止字線的跳躍。還在下電極314與柵單元材料層302之間的界面處形成硅化物，以減小柵單元材料層302與下電極314之間的接觸電阻。下電極314可以包括金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娞蓟衔?。例如，下電極314可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自 W、Cu、TiN、TaN 、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAIN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAIN、MoSiN、MoAIN、TaSiN、TaAIN、Tiff, Mo、Ta、TiS1、TaS1、Tiff, TiON、TiAlON、WON 以及 TaON 中的任何一種。數(shù)據(jù)儲存材料層316可以由？0^1、1^狀1、511'狀1、？0狀1等形成。當(dāng)數(shù)據(jù)儲存材料層316由用于PCRAM的材料形成時，數(shù)據(jù)儲存材料層316可以由選自Te、Se、Ge、它們的化合物或合金的材料形成。更具體地，數(shù)據(jù)儲存材料層316可以由選自Te、Se、Ge、Sb、B1、Pb、Sn、As、S、S1、P、O、N、它們的化合物以及合金中的任何一種形成。參見圖9D，在形成數(shù)據(jù)儲存材料層316之后，形成具有板形并與位線的公共源極相連接的導(dǎo)電層318。導(dǎo)電層318可以包括金屬、合金、金屬氮氧化物以及導(dǎo)電碳化合物。例如，導(dǎo)電層318可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAIN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAIN、MoSiN、MoAIN、TaSiN、TaAIN、T1、W、Mo、Ta、TiS1、TaS1、Tiff, TiON、TiAlON、WON 以及 TaON 中的任何一種。導(dǎo)電層318是與位線的公共源極相連接的源極(互連線)。因為將源極形成為板形，所以互連線電阻減小，因而內(nèi)部操作電壓減小。當(dāng)如現(xiàn)有技術(shù)那樣由二極管形成開關(guān)器件或如本發(fā)明那樣由垂直柵單元形成開關(guān)器件時，可以執(zhí)行四次或更多次掩模工藝。然而，當(dāng)將二極管形成為開關(guān)器件時，所有的掩模工藝都以單元節(jié)距執(zhí)行，因而制造工藝復(fù)雜。然而，當(dāng)將垂直柵單元形成為開關(guān)器件時，可以將作為與公共源極相連接的互連層的導(dǎo)電層形成為板形，并且在四次掩模工藝之中的一次或更多次掩模工藝中使用低質(zhì)量的曝光裝置。利用垂直柵單元的結(jié)果是，總制造成本減少。
隨后，通過圖9A至圖9C的上述工藝進一步在半導(dǎo)體層318上形成上層單元K。形成具有與第一位線300相同形狀的第二位線320。更具體地，第二位線320可以包括與第一位線300相同的材料，例如，金屬、合金、金屬氮氧化物或?qū)щ娞蓟衔?。例如，第二位線320可以由單層或化合物層形成，所述單層或化合物層包括選自W、Cu、TiN、TaN、WN、MoN、NbN、TiSiN、TiAIN、TiBN、ZrSiN、WSiN、WBN、ZrAIN、MoSiN MoAIN、TaSiN、TaAIN、T1、W、Mo、Ta、TiS1、TaS1、TiW、TiON、TiAlON、TON 以及 TaON 中的任何一種。
如上所述，將垂直柵單元應(yīng)用為半導(dǎo)體存儲器件的開關(guān)器件，并且將晶體管的字線形成為浮置結(jié)構(gòu)且僅涉及增加電壓(僅用作柵控制而不用作電流路徑)。結(jié)果，功耗減小。另外，源極以板形形成為地線，因而抑制由于電阻引起的讀取余量的減小，從而防止字線的跳躍。
在現(xiàn)有技術(shù)中，隨著設(shè)計規(guī)則的減小，字線和位線的⑶減小并且互連線電阻逐漸增加。然而，在本發(fā)明中，源極是板形，因而防止互連線電阻的增加。
如上所述，將垂直柵單元形成為開關(guān)器件，并且將與最終的源極相連接的互連層實現(xiàn)為板形。因此，可以在總共四次掩模工藝中的一次或更多次中使用低質(zhì)量的曝光裝置，因而總制造成本減小。
上述示例性實施例描述了將下層單元和上層單元層疊成MLS結(jié)構(gòu)，然而層疊的單元數(shù)目可以大于2。
圖10至圖12說明根據(jù)本發(fā)明一個示例性實施例的包括垂直柵單元的半導(dǎo)體存儲器件的應(yīng)用電路。
首先，圖10說明如圖3所示的MLS結(jié)構(gòu)的電路配置。
盡管根據(jù)示例性實施例通過應(yīng)用垂直柵單元將半導(dǎo)體存儲器件配置成單層的電路，但是半導(dǎo)體存儲器件可以具有與上述MLS相同的效果。另外，當(dāng)將垂直柵單元形成為例如三層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)時，可以獲得相同的效果。
圖11說明根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實施例的具有垂直柵單元的半導(dǎo)體存儲器件的MLS電路。
參見圖11，分別在公共源極之下和之上形成下層單元L和上層單元M。在下層單元L中，在第一位線上形成相變材料，并且在相變材料與公共源極之間形成垂直柵單元。在上層單元M中，在公共源極上形成垂直柵單元，并且在垂直柵單元與第二位線之間形成相變材料。
圖12說明根據(jù)另一個示例性實施例的具有包括垂直柵單元的MLS電路的半導(dǎo)體存儲器件。
參見圖12，分別在公共漏極之下和之上形成下層單元N和上層單元O。在下層單元N中，在第一位線上形成垂直柵單元，并在垂直柵單元與公共漏極之間形成相變材料。在上層單元O中，在公共漏極上形成相變材料，并且在相變材料與第二位線之間形成垂直柵單元。
圖11和圖12說明與如圖3所示的MLS結(jié)構(gòu)具有不同的元件位置的電路。盡管如上所述元件的位置改變，但是可以獲得與圖3所示的電路配置相同的效果。
另外，可以用單層結(jié)構(gòu)或具有三層或更多層的層疊結(jié)構(gòu)來替代如圖11和圖12所示的MLS結(jié)構(gòu)，并且替代的結(jié)構(gòu)具有與上述MLS結(jié)構(gòu)相同的效果。
在現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)使用二極管作為開關(guān)器件時，需要分別分開的字線和位線以選擇二極管。然而，字線和位線由于設(shè)計規(guī)則的減小而變得更小，因而字線的電阻逐漸增加。隨著字線的電阻增加，字線的電壓在單元的寫入或讀取操作中變成OV或比OV大，施加到單元的電壓減小，導(dǎo)致讀取/寫入感測余量減小。更具體地，由于字線的電壓增加，單元的低電阻狀態(tài)被感測成高電阻狀態(tài)，從而引起減小讀取感測余量的字線跳躍。然而，當(dāng)將垂直柵單元應(yīng)用為如上述示例性實施例中的半導(dǎo)體器件的開關(guān)器件時，字線浮置以起增加電壓的作用，由此減小功耗。因此，抑制字線跳躍。在相關(guān)領(lǐng)域中，根據(jù)設(shè)計規(guī)則的減小，字線和位線的⑶減小，因此互連線電阻逐漸增加。然而，在示例性實施例中將源極形成為板形，因而互連線電阻減小，使得內(nèi)部操作電壓降低。當(dāng)如現(xiàn)有技術(shù)中那樣由二極管形成開關(guān)器件或如本發(fā)明中那樣由垂直柵單元形成開關(guān)器件時，應(yīng)執(zhí)行四次或更多次掩模工藝。然而，當(dāng)將二極管形成為開關(guān)器件時，所有的掩模工藝都以單元節(jié)距執(zhí)行，因而制造工藝復(fù)雜。然而，當(dāng)將垂直柵單元形成為開關(guān)器件時，可以將作為與公共源極相連接的互連層的導(dǎo)電層形成為板形，并且可以在四次掩模工藝之中的一次或更多次掩模工藝中使用低質(zhì)曝光裝置。結(jié)果，總制造成本降低。盡管以上已經(jīng)描述了某些實施例，但是可以理解的是描述的實施例僅是示例性的。因此，不應(yīng)基于描述的實施例來限定本文描述的器件和方法。更確切地說，應(yīng)當(dāng)僅根據(jù)結(jié)合以上描述和附圖的所附權(quán)利要求來限定本文描述的系統(tǒng)和方法。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體存儲器件的方法，包括以下步驟: 在位線上形成柵單元材料層； 沿所述位線延伸的方向?qū)⑺鰱艈卧牧蠈拥囊徊糠挚涛g成線形，以形成線形刻蝕區(qū)域； 在所述線形刻蝕區(qū)域中形成第一間隔件絕緣層； 對所述第一間隔件絕緣層執(zhí)行回蝕工藝，以暴露所述位線并形成回蝕區(qū)域； 在所述第一間隔件絕緣層之下形成第一氧化物層； 在所述回蝕區(qū)域中形成第一掩埋絕緣層； 沿與所述位線延伸的方向相垂直的方向刻蝕所述柵單元材料層，以形成第一溝槽； 在所述第一溝槽中在所述柵單元材料層的側(cè)壁上形成第二間隔件絕緣層； 對所述第二間隔件絕緣層執(zhí)行回蝕工藝以暴露所述位線； 在所述第二間隔件絕緣層之下形成第二氧化物層； 在所述第一溝槽中形成第二掩埋絕緣層； 去除所述第一間隔件絕緣層和所述第二間隔件絕緣層； 在通過去除所述第一間隔件絕緣層和所述第二間隔件絕緣層而形成的空間中順序地形成柵氧化物層和柵金屬層； 去除所述柵金屬層和所述柵氧化物層的一部分； 在通過去除所述柵金屬層和所述柵氧化物層的一部分而形成的空間中形成第三掩埋絕緣層； 去除所述柵單元材料層的上部； 在通過去除所述柵單元材料層的上部而形成的空間中順序地形成下電極和數(shù)據(jù)儲存材料層；以及 在所述數(shù)據(jù)儲存材料層上形成互連層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述柵單元材料層包括選自硅S1、鍺硅SiGe、鍺Ge以及砷化鎵GaAs中的半導(dǎo)體材料。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述柵單元材料層包括選自N摻雜半導(dǎo)體材料、P摻雜半導(dǎo)體材料、以及未摻雜半導(dǎo)體材料中的半導(dǎo)體材料，以沿與所述位線延伸的方向相垂直的方向形成源極、漏極以及溝道。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟:在所述下電極與所述柵單元材料層之間的界面處利用選自鈦T1、鈷 Co、鎳N1、鎢W、鉬Pt、鉛Pb、鑰Mo以及鉭Ta中的材料來形成硅化物層，以減小所述下電極與所述柵單元材料層之間的接觸電阻。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括用于構(gòu)成選自相變隨機存取存儲器PCRAM、磁隨機存取存儲器MRAM、自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機存取存儲器STTMRAM以及聚合物隨機存取存儲器PoRAM中的任何一種的阻變層。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，當(dāng)所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括用于所述PCRAM的材料時，所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括選自碲Te、硒Se、鍺Ge、它們的化合物以及合金中的材料層。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括選自Te、Se、Ge、鉍B1、Pb、錫Sn、砷As、硫S、S1、磷P、氧O、氮N、它們的化合物以及合金中的材料。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述位線、所述柵金屬層、所述下電極以及所述互連層中的每個包括金屬、合金、金屬氮氧化物以及導(dǎo)電碳化合物中的至少一種，所述金屬、合金、金屬氮氧化物以及導(dǎo)電碳化合物包括鎢W、銅Cu、氮化鈦TiN、氮化鉭TaN、氮化鎢WN、氮化鑰MoN、氮化鈮NbN、氮化鈦硅TiSiN、氮化鈦鋁TiAIN、氮化鈦硼TiBN、氮化鋯硅ZrSiN、氮化鎢硅WSiN、氮化鎢硼WBN、氮化鋯鋁ZrAIN、氮化鑰硅MoSiN、氮化鑰鋁MoAIN、氮化鉭硅TaSiN、氮化鉭鋁TaAlN^jc T1、鑰Mo、鉭Ta、硅化鈦TiS1、硅化鉭TaSiJjcg TiW、氮氧化鈦TiON、氮氧化鈦鋁TiAlON、氮氧化鎢WON以及氮氧化鉭TaON。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，將所述互連層形成為板形。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括以下步驟:形成多層疊結(jié)構(gòu)，所述多層疊結(jié)構(gòu)包括與形成在所述互連層之下的單元具有相同結(jié)構(gòu)的至少一個單元。
11.一種制造半導(dǎo)體存儲器件的方法，包括以下步驟: 在位線上形成柵單元材料層； 沿與所述位線延伸的方向相垂直的方向刻蝕所述柵單元材料層的一部分，以形成第一溝槽； 在所述第一溝槽中在所述柵單元材料層的側(cè)壁上形成間隔件絕緣層； 在所述間隔件絕緣層之下形成氧化物層； 在所述第一溝槽中形成第一掩埋絕緣層； 去除所述間隔件絕緣層； 在通過去除所述間隔件絕緣層而形成的空間中順序地形成柵氧化物層和柵金屬層； 去除所述柵金屬層和所述柵氧化物層的一部分； 在通過去除所述柵金屬層和所述柵氧化物層的一部分而形成的空間中形成第二掩埋絕緣層； 去除所述柵單元材料層的上部； 在通過去除所述柵單元材料層的上部而形成的空間中順序地形成下電極和數(shù)據(jù)儲存材料層；以及 在所述數(shù)據(jù)儲存材料層上形成互連層。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述柵單元材料層包括選自硅S1、鍺硅SiGe、鍺Ge以及砷化鎵GaAs中的半導(dǎo)體材料。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述柵單元材料層包括選自N摻雜半導(dǎo)體材料、P摻雜半導(dǎo)體材料以及未摻雜半導(dǎo)體材料中的半導(dǎo)體材料，以沿與所述位線延伸的方向相垂直的方向形成源極、漏極以及溝道。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括以下步驟:在所述下電極與所述柵單元材料層之間的界面處利用選自鈦T1、鈷Co、鎳N1、鎢W、鉬Pt、鉛Pb、鑰Mo以及鉭Ta中的材料來形成硅化物層，以減小所述下電極與所述柵單元材料層之間的接觸電阻。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括用于構(gòu)成選自相變隨機存取存儲器PCRAM、磁隨機存取存儲器MRAM、自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機存取存儲器STTMRAM以及聚合物隨機存取存儲器PoRAM中的任何一種的阻變層。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，當(dāng)所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括用于所述PCRAM的材料時，所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括選自碲Te、硒Se、鍺Ge、它們的化合物以及合金中的材料。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括選自Te、Se、Ge、鉍B1、Pb、錫Sn、砷As、硫S、S1、磷P、氧O、氮N、它們的化合物以及合金中的材料。
18.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述位線、所述柵金屬層、所述下電極以及所述互連層中的每個包括金屬、合金、金屬氮氧化物以及導(dǎo)電碳化合物中的至少一種，所述金屬、合金、金屬氮氧化物以及導(dǎo)電碳化合物包括鶴W、銅Cu、氮化鈦TiN、氮化鉭TaN、氮化鎢WN、氮化鑰MoN、氮化鈮NbN、氮化鈦硅TiSiN、氮化鈦鋁TiAIN、氮化鈦硼TiBN、氮化鋯硅ZrSiN、氮化鎢硅WSiN、氮化鎢硼WBN、氮化鋯鋁ZrAIN、氮化鑰硅MoSiN、氮化鑰鋁MoAIN、氮化鉭硅TaSiN、氮化鉭鋁TaAlN^jc T1、鑰Mo、鉭Ta、硅化鈦TiS1、硅化鉭TaSiJjcg TiW、氮氧化鈦TiON、氮氧化鈦招TiAlON、氮氧化鶴WON以及氮氧化鉭TaON。
19.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，將所述互連層形成為板形。
20.如權(quán)利要求11所述的方法，還包括以下步驟:形成多層疊結(jié)構(gòu)，所述多層疊結(jié)構(gòu)包括與形成在所述互連層之下的單元具有相同結(jié)構(gòu)的至少一個單元。
21.一種制造半導(dǎo)體存儲器件的方法，包括以下步驟: 在位線上形成柵單元材料層； 將所述柵單元材料層圖案化成柱體形狀； 在所述柵單元材料層被去除的區(qū)域的底部形成絕緣層； 在所述柵單元材料層的暴露側(cè)壁上形成柵氧化物層； 在所述柵單元材料層被去除的區(qū)域中的柵氧化物層上形成柵金屬層； 在所述柵單元材料層被去除的區(qū)域中形成第一掩埋絕緣層； 去除所述柵金屬層和所述柵氧化物層的一部分； 在通過去除所述柵金屬層和所述柵氧化物層而形成的空間中形成第二掩埋絕緣層； 去除所述柵單元材料層的上部； 在通過去除所述柵單元材料層的上部而形成的空間中順序地形成下電極和數(shù)據(jù)儲存材料層；以及 在所述數(shù)據(jù)儲存材料層上形成互連層。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述柵單元材料層包括選自硅S1、鍺硅SiGe、鍺Ge以及砷化鎵GaAs中的半導(dǎo)體材料。
23.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述柵單元材料層包括選自N摻雜半導(dǎo)體材料、P摻雜半導(dǎo)體材料以及未摻雜半導(dǎo)體材料中的半導(dǎo)體材料，以沿與所述位線延伸的方向相垂直的方向形成源極、漏極以及溝`道。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括以下步驟:在所述下電極與所述柵單元材料層之間的界面處利用選自鈦T1、鈷Co、鎳N1、鎢W、鉬Pt、鉛Pb、鑰Mo以及鉭Ta中的材料來形成硅化物層，以減小所述下電極與所述柵單元材料層之間的接觸電阻。
25.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括用于構(gòu)成選自相變隨機存取存儲器PCRAM、磁隨機存取存儲器MRAM、自旋轉(zhuǎn)移力矩磁隨機存取存儲器STTMRAM以及聚合物隨機存取存儲器PoRAM中的任何一種的阻變層。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，當(dāng)所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括用于所述PCRAM的材料時，所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括選自碲Te、硒Se、鍺Ge、它們的化合物以及合金中的材料。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中，所述數(shù)據(jù)儲存材料層包括選自Te、Se、Ge、鉍B1、Pb、錫Sn、砷As、硫S、S1、磷P、氧O、氮N、它們的化合物以及合金中的材料。
28.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述位線、所述柵金屬層、所述下電極以及所述互連層中的每個包括金屬、合金、金屬氮氧化物以及導(dǎo)電碳化合物中的至少一種，所述金屬、合金、金屬氮氧化物以及導(dǎo)電碳化合物包括鶴W、銅Cu、氮化鈦TiN、氮化鉭TaN、氮化鎢WN、氮化鑰MoN、氮化鈮NbN、氮化鈦硅TiSiN、氮化鈦鋁TiAIN、氮化鈦硼TiBN、氮化鋯硅ZrSiN、氮化鎢硅WSiN、氮化鎢硼WBN、氮化鋯鋁ZrAIN、氮化鑰硅MoSiN、氮化鑰鋁MoAIN、氮化鉭硅TaSiN、氮化鉭鋁TaAlN^jc T1、鑰Mo、鉭Ta、硅化鈦TiS1、硅化鉭TaSiJjcg TiW、氮氧化鈦TiON、氮氧化鈦招TiAlON、氮氧化鶴WON以及氮氧化鉭TaON。
29.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，將所述互連層形成為板形。
30.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括以下步驟:形成多層疊結(jié)構(gòu)，所述多層疊結(jié)構(gòu)包括與形成在所述互連層之下的單元具有相同結(jié)構(gòu)的至少一個單元。
31.一種半導(dǎo)體存儲器件，包括: 位線，所述位線沿第一方向延伸； 垂直柵單元，所述垂直柵單元包括被形成為柱體形狀的柵氧化物層和柵金屬層； 下電極和數(shù)據(jù)儲存材料層，所述下電極和所述數(shù)據(jù)儲存材料層形成在所述垂直柵單元上；以及 互連層，所述互連層形成在所述數(shù)據(jù)儲存材料層上。
32.如權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體存儲器件，其中，所述互連層被形成為板形。
33.如權(quán)利要求31所述的半導(dǎo)體存儲器件，還包括在層疊中形成在所述互連層之上的至少一個單元，所述至少一個單元與形成在所述互連層之下的單元具有相同的結(jié)構(gòu)。
34.一種半導(dǎo)體存 儲器件，包括: 位線； 單元結(jié)構(gòu)，所述單元結(jié)構(gòu)具有形成在所述位線上的圖案形狀； 垂直柵結(jié)構(gòu)，所述垂直柵結(jié)構(gòu)形成在所述單元結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上。
35.如權(quán)利要求34所述的半導(dǎo)體存儲器件，還包括形成在所述單元結(jié)構(gòu)上的數(shù)據(jù)儲存材料層。
36.一種半導(dǎo)體存儲器件，包括: 第一位線； 第一單元結(jié)構(gòu)，所述第一單元結(jié)構(gòu)形成在所述第一位線上，其中，所述第一單元結(jié)構(gòu)的柵電極結(jié)構(gòu)形成在所述第一單元結(jié)構(gòu)的外周上； 第一數(shù)據(jù)儲存材料層，所述第一數(shù)據(jù)儲存材料層形成在所述第一單元結(jié)構(gòu)上； 公共源極線，所述公共源極線形成在所述第一數(shù)據(jù)儲存材料層上； 第二單元結(jié)構(gòu)，所述第二單元結(jié)構(gòu)形成在所述公共源極線上，其中，所述第二單元結(jié)構(gòu)的柵電極結(jié)構(gòu)形成在所述第二單元結(jié)構(gòu)的外周上； 第二數(shù)據(jù)儲存材料層，所述第二數(shù)據(jù)儲存材料層形成在所述第二單元結(jié)構(gòu)上；以及 第二位線，所述第二位線形成在所述第二數(shù)據(jù)儲存材料層上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體存儲器件，所述半導(dǎo)體存儲器件包括位線，所述位線沿第一方向延伸；垂直柵單元，包括被形成為柱體形狀的柵氧化物層和柵金屬層；下電極和數(shù)據(jù)儲存材料層，形成在垂直柵單元上；以及互連層，形成在數(shù)據(jù)儲存材料層上。
文檔編號H01L27/115GK103165607SQ20121027247
公開日2013年6月19日 申請日期2012年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者樸南均, 崔康植 申請人:愛思開海力士有限公司