本技術涉及半導體存儲,尤其涉及一種存儲器及其制備方法、電子設備。
背景技術:
1、隨著信息爆炸發(fā)展,存儲技術的發(fā)展方向是更高的存儲密度,以獲得更高的存儲容量,進而,三維(3dimensional,3d)存儲器應運而生。三維存儲器中通常包括多個用于存儲數(shù)據(jù)的存儲陣列,存儲陣列通過垂直于襯底向上堆疊形成3d結構。其中,存儲陣列中可以包括多個存儲單元,每個存儲單元均包括一個金屬氧化物半導體場效應晶體管(metal-oxide-semiconductor?field-effect?transistor,mosfet),以及與該晶體管電連接的至少一個電容器。然而,相關技術的位于存儲陣列邊緣的存儲單元中,晶體管容易發(fā)生性能退化的現(xiàn)象。
技術實現(xiàn)思路
1、本技術實施例提供一種存儲器及其制備方法、電子設備,用于改善位于存儲陣列邊緣的存儲單元中,晶體管容易發(fā)生性能退化的現(xiàn)象。
2、為達到上述目的,本技術的實施例采用如下技術方案:
3、第一方面,提供了一種存儲器。該存儲器包括:襯底、多個存儲陣列、填充結構、絕緣部以及隔離側墻。其中,多個存儲陣列位于襯底上,存儲陣列包括多個存儲單元,存儲單元包括沿第一方向層疊設置的晶體管和至少一個電容器,至少一個電容器電連接于晶體管背離襯底的一側;第一方向垂直于襯底。填充結構位于襯底上,在平行于襯底的方向上,填充結構位于相鄰的兩個存儲陣列的晶體管之間。隔離側墻位于填充結構背離襯底的一側,在平行于襯底的方向上,隔離側墻位于相鄰的兩個存儲陣列的電容器之間。
4、在制作存儲陣列時,需要使用刻蝕(etch)、化學機械拋光(chemical?mechanicalpolishing,cmp)等工藝制作晶體管??梢岳斫獾氖?,多個存儲陣列的晶體管結構需要通過上述工藝同步制作而成。由于隔離區(qū)域的結構密度與邊緣區(qū)域的結構密度差異較大,在進行上述工藝制程時,可能導致位于邊緣區(qū)域的膜層結構發(fā)生工藝缺陷(例如膜層結構發(fā)生凹陷變形),進而導致位于邊緣區(qū)域的晶體管性能退化。此處,“隔離區(qū)域”是指位于相鄰的存儲陣列之間的區(qū)域,“邊緣區(qū)域”是指位于存儲陣列的邊緣的區(qū)域。此處,“結構密度”是指該區(qū)域的單位面積內(nèi)的晶體管的數(shù)量。此處,“性能退化”是指晶體管的關態(tài)電流過高等現(xiàn)象。
5、通過在相鄰的兩個存儲陣列之間設置填充結構,以使位于隔離區(qū)域的結構密度增大,進而減小存儲陣列邊緣區(qū)域與隔離區(qū)域之間的結構密度差異,在進行工藝制程時,能夠改善存儲陣列邊緣區(qū)域的膜層結構發(fā)生工藝缺陷,進而改善位于存儲陣列邊緣區(qū)域的晶體管發(fā)生性能退化的現(xiàn)象。
6、在一些實現(xiàn)方式中,填充結構包括虛擬晶體管,虛擬晶體管的至少部分與晶體管的至少部分同層設置,虛擬晶體管與晶體管間隔設置。通過上述設置,有利于簡化填充結構的制作工藝,提高存儲器的制作效率和制作成本。同時,通過使導電線的介電部和虛擬晶體管的第二極同層設置,使得虛擬晶體管不具備控制作用,還有利于避免虛擬晶體管對其他晶體管產(chǎn)生干擾,有利于提高存儲陣列的性能。
7、在一些實現(xiàn)方式中,晶體管的第一極和晶體管的第二極沿第一方向設置,晶體管的第一極電連接于至少一個電容器,晶體管的溝道層位于晶體管的第一極和晶體管的第二極之間,晶體管的柵極環(huán)繞晶體管的溝道層。虛擬晶體管的第一極和虛擬晶體管的第二極沿第一方向設置,虛擬晶體管的第一極連接于隔離側墻,虛擬晶體管的溝道層位于虛擬晶體管的第一極和虛擬晶體管的第二極之間,晶體管的柵極環(huán)繞晶體管的溝道層。其中,晶體管的第一極和虛擬晶體管的第一極同層設置,晶體管的溝道層和虛擬晶體管的溝道層同層設置,晶體管的柵極和虛擬晶體管的柵極同層設置。通過上述設置,有利于簡化填充結構的制作工藝,提高存儲器的制作效率和制作成本。
8、在一些實現(xiàn)方式中,多個存儲單元沿第二方向間隔排布,多個存儲單元沿第三方向間隔排布;第二方向和第三方向均垂直于第一方向,第二方向與第三方向相交。存儲器還包括多條沿第三方向間隔設置的導電線,導電線的延伸方向平行于第二方向,導電線包括多個導電部和多個介電部,導電部和介電部沿第二方向交替設置,導電部與晶體管的第二極同層設置且相接觸,介電部與虛擬晶體管的第二極同層設置且相接觸。存儲器還包括多條沿第三方向間隔設置的位線,位線位于導電線和襯底之間,位線的延伸方向平行于第二方向,位線與導電線的導電部電連接。通過上述設置,有利于簡化晶體管和虛擬晶體管的制作工藝,能夠提高存儲器的制作效率和制作成本。同時,使得虛擬晶體管不具備控制作用,還有利于避免虛擬晶體管對其他晶體管產(chǎn)生干擾,有利于提高存儲陣列的性能。
9、在一些實現(xiàn)方式中,多個存儲單元沿第二方向間隔排布,多個存儲單元沿第三方向間隔排布;第二方向和第三方向均垂直于第一方向,第二方向與第三方向相交。位于相鄰的兩個存儲陣列之間的虛擬晶體管的數(shù)量為多個,多個虛擬晶體管沿第三方向間隔排布,且虛擬晶體管與沿第二方向排布的多個晶體管,在第二方向上間隔設置。通過上述設置,位于隔離區(qū)域的每行晶體管的結構密度均可以增大,有利于進一步減小存儲陣列邊緣區(qū)域與隔離區(qū)域之間的結構密度差異,改善存儲陣列邊緣區(qū)域的每行的膜層結構發(fā)生工藝缺陷,進一步改善位于存儲陣列邊緣區(qū)域的晶體管發(fā)生性能退化的現(xiàn)象。
10、在一些實現(xiàn)方式中,沿第三方向排布的一排虛擬晶體管構成虛擬晶體管組,位于相鄰的兩個存儲陣列之間的虛擬晶體管組的數(shù)量為多個,多個虛擬晶體管組沿第二方向間隔排布。通過增加虛擬晶體管組的數(shù)量,有利于進一步增大位于存儲陣列邊緣區(qū)域的每行晶體管的結構密度,進一步減小存儲陣列邊緣區(qū)域與隔離區(qū)域之間的結構密度差異,改善存儲陣列邊緣區(qū)域的每行的膜層結構發(fā)生工藝缺陷,進一步改善位于存儲陣列邊緣區(qū)域的晶體管發(fā)生性能退化的現(xiàn)象。
11、在一些實現(xiàn)方式中,沿第二方向排列且相鄰的虛擬晶體管與晶體管之間的距離,等于沿第二方向排列且相鄰的兩個晶體管之間的距離。通過上述設置,有利于進一步減小存儲陣列邊緣區(qū)域與隔離區(qū)域之間的結構密度差異,改善存儲陣列邊緣區(qū)域的每行的膜層結構發(fā)生工藝缺陷,進一步改善位于存儲陣列邊緣區(qū)域的晶體管發(fā)生性能退化的現(xiàn)象。
12、在一些實現(xiàn)方式中,沿第二方向排列且相鄰的兩個虛擬晶體管之間的距離,等于沿第二方向排列且相鄰的兩個晶體管之間的距離。通過上述設置,有利于進一步減小存儲陣列邊緣區(qū)域與隔離區(qū)域之間的結構密度差異,改善存儲陣列邊緣區(qū)域的每行的膜層結構發(fā)生工藝缺陷,進一步改善位于存儲陣列邊緣區(qū)域的晶體管發(fā)生性能退化的現(xiàn)象。同時,通過上述設置,還有利于增加虛擬晶體管和晶體管的排布規(guī)整性。
13、在一些實現(xiàn)方式中,存儲器還包括多條沿第二方向間隔設置的字線,字線的延伸方向平行于第三方向,至少一條字線與沿第三方向排列的一排晶體管的柵極電連接,至少一條字線與與沿第三方向排列的一排虛擬晶體管的柵極電連接。如此設置,有利于簡化晶體管和虛擬晶體管的制作工藝,提高存儲器的制作效率和制作成本。
14、在一些實現(xiàn)方式中,填充結構包括支撐塊,支撐塊的材質(zhì)包括絕緣材料。通過上述設置,支撐塊的膜層結構簡單,有利于提高填充結構的規(guī)整性,從而進一步提高支撐塊提供機械支撐和/或負載平衡的作用。同時,通過將支撐塊的材質(zhì)設置為絕緣材料,還有利于避免支撐塊對其他晶體管產(chǎn)生干擾,有利于提高存儲陣列的性能。
15、在一些實現(xiàn)方式中,存儲器還包括絕緣部,絕緣部位于填充結構和存儲陣列之間,絕緣部還位于隔離側墻和存儲陣列之間,絕緣部與填充結構的材質(zhì)不同。此處,“材質(zhì)不同”是指絕緣部與填充結構的至少部分膜層的材質(zhì)不同。例如,絕緣部與填充結構的全部膜層的材質(zhì)不同,或者,絕緣部與填充結構的部分膜層的材質(zhì)不同。通過上述設置,絕緣部能夠實現(xiàn)隔離側墻和存儲陣列之間的隔離效果,同時還能夠實現(xiàn)填充結構和存儲陣列之間的隔離效果。
16、在一些實現(xiàn)方式中,電容器為鐵電電容器。通過上述設置,以使存儲器為鐵電存儲器,鐵電存儲器具有存儲數(shù)據(jù)非易失,且存取速率快的特點。
17、第二方面,還提供一種存儲器的制備方法。該制備方法包括:提供襯底。形成多個存儲陣列和填充結構,多個存儲陣列和填充結構均位于襯底上;其中,存儲陣列包括多個存儲單元,存儲單元包括沿第一方向層疊設置的晶體管和至少一個電容器,至少一個電容器電連接于晶體管背離襯底的一側;第一方向垂直于襯底;填充結構位于相鄰的兩個存儲陣列之間。形成隔離側墻,隔離側墻位于填充結構背離襯底的一側,且位于相鄰的兩個存儲陣列之間。
18、在一些實現(xiàn)方式中,在提供襯底之后,且在形成多個存儲陣列和填充結構之前,該制備方法還包括:形成多條沿第三方向間隔設置的位線和多條沿第三方向間隔設置的中間導電線,中間導電線位于位線背離襯底的一側,位線和中間導電線的延伸方向平行于第二方向;第二方向和第三方向均垂直于第一方向,第二方向與第三方向相交。去除部分中間導電線,以形成多個間隔設置的凹槽,相鄰的凹槽之間的中間導電線構成導電部。在凹槽內(nèi)形成介電部,沿第二方向交替設置的多個介電部和多個導電部構成導電線。形成多條沿第二方向間隔設置的字線,字線位于導電線背離襯底的一側,字線的延伸方向平行于第三方向。通過在相鄰的兩個存儲陣列之間設置填充結構,以使位于隔離區(qū)域的結構密度增大,進而減小存儲陣列邊緣區(qū)域與隔離區(qū)域之間的結構密度差異,在進行工藝制程時,能夠改善存儲陣列邊緣區(qū)域的膜層結構發(fā)生工藝缺陷,進而改善位于存儲陣列邊緣區(qū)域的晶體管發(fā)生性能退化的現(xiàn)象。
19、在一些實現(xiàn)方式中,填充結構包括虛擬晶體管。形成多個導電部的同時,還形成晶體管的第二極。在凹槽內(nèi)形成介電部的同時,還形成虛擬晶體管的第二極。形成多條沿第二方向間隔設置的字線的同時,還形成晶體管的金屬柵和虛擬晶體管的金屬柵。如此設置,以使晶體管的金屬柵和虛擬晶體管的金屬柵同層設置。
20、在一些實現(xiàn)方式中,形成多條沿第二方向間隔設置的字線之后,形成多個存儲陣列和填充結構,還包括:形成貫穿字線的第一溝道孔和第二溝道孔。在第一溝道孔和第二溝道孔內(nèi)填充柵介質(zhì)材料和溝道材料,以在第一溝道孔內(nèi)形成晶體管的柵介質(zhì)層和晶體管的溝道層,在第二溝道孔內(nèi)形成虛擬晶體管的柵介質(zhì)層和虛擬晶體管的溝道層;其中,晶體管的金屬柵和晶體管的柵介質(zhì)層構成晶體管的柵極,晶體管的柵極環(huán)繞晶體管的溝道層,虛擬晶體管的金屬柵和虛擬晶體管的柵介質(zhì)層構成虛擬晶體管的柵極,虛擬晶體管的柵極環(huán)繞虛擬晶體管的溝道層。形成晶體管的第一極和虛擬晶體管的第一極,晶體管的第一極位于晶體管的溝道層背離襯底的一側,虛擬晶體管的第一極位于虛擬晶體管的溝道層背離襯底的一側。如此設置,以使虛擬晶體管和晶體管的部分同層設置。
21、在一些實現(xiàn)方式中,在形成晶體管的柵極和虛擬晶體管的柵極以后,形成多個存儲陣列,還包括:形成交替堆疊的多層介質(zhì)層和多層導電層。形成貫穿多層介質(zhì)層和多層導電層的通孔。在通孔內(nèi)依次填充電容材料和電極材料,以在通孔內(nèi)形成電容層和電容電極,電容層位于電容電極和通孔側壁之間,其中,電容電極為多個電容器的共用第二電容電極,環(huán)繞在電容層外圍的至少部分導電層,為電容器的第一電容電極。如此設置,以使形成至少一個電容器,且多個電容器層疊設置。
22、在一些實現(xiàn)方式中,在形成交替堆疊的多層介質(zhì)層和多層導電層以后,形成隔離側墻,包括:形成貫穿多層介質(zhì)層和多層導電層的填充空間。在填充空間內(nèi)填充隔離材料,以形成隔離側墻。如此設置,以使形成隔離側墻,以確保相鄰的存儲陣列至少部分的電性隔離。
23、第三方面,提供了一種電子設備。該電子設備包括:處理器;和如第一方面中任一項所述的存儲器,或者,如第二方面中任一項的存儲器的制備方法制得的存儲器;存儲器和處理器電連接。
24、第三方面中任一種設計方式所帶來的技術效果可參見第一方面中不同設計方式所帶來的技術效果,此處不再贅述。