存儲(chǔ)單元、存儲(chǔ)器件及電子設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及存儲(chǔ)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種具有大存儲(chǔ)電容的存儲(chǔ)單元、包括該存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)器件以及包括該存儲(chǔ)器件的電子設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]在存儲(chǔ)器件中經(jīng)常利用電容器來(lái)儲(chǔ)存電荷，以便存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。但是，隨著器件的不斷小型化，用來(lái)形成電容器的芯片面積不斷縮小，從而電容器的電容值變小。為了確保存儲(chǔ)性能，期望在不占用過(guò)大芯片面積的情況下，得到盡可能大的電容。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本公開(kāi)的目的至少部分地在于提供一種具有大存儲(chǔ)電容的存儲(chǔ)單元、包括該存儲(chǔ)單元的存儲(chǔ)器件以及包括該存儲(chǔ)器件的電子設(shè)備。
[0004]根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)方面，提供了一種存儲(chǔ)單元，包括:晶體管；以及與該晶體管連接的電容組件，其中，該電容組件包括彼此串聯(lián)連接的正電容器以及負(fù)電容器。
[0005]根據(jù)本公開(kāi)的另一方面，提供了一種存儲(chǔ)器件，包括上述存儲(chǔ)單元。
[0006]根據(jù)本公開(kāi)的再一方面，提供了一種電子設(shè)備，包括上述存儲(chǔ)器件。
[0007]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，利用負(fù)電容器和常規(guī)電容器(或者說(shuō)，正電容器)的串聯(lián)組合來(lái)形成存儲(chǔ)電容組件。與常規(guī)存儲(chǔ)電容相比，在相同的占用面積下，這種電容組件可以實(shí)現(xiàn)大的存儲(chǔ)電容。
【附圖說(shuō)明】
[0008]通過(guò)以下參照附圖對(duì)本公開(kāi)實(shí)施例的描述，本公開(kāi)的上述以及其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)將更為清楚，在附圖中:
[0009]圖1是示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的示意電路圖；
[0010]圖2(a)_2(g)是示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的制造存儲(chǔ)單元的流程中部分階段的截面圖；
[0011 ]圖3是示出了根據(jù)本公開(kāi)另一實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的配置的截面圖；
[0012]圖4(a)_4(d)是示出了根據(jù)本公開(kāi)另一實(shí)施例的制造存儲(chǔ)單元的流程中部分階段的截面圖；
[0013]圖5是示出了根據(jù)本公開(kāi)另一實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的配置的截面圖。
[0014]貫穿附圖，以相同的附圖標(biāo)記來(lái)表示相同或相似的部件。
【具體實(shí)施方式】
[0015]以下，將參照附圖來(lái)描述本公開(kāi)的實(shí)施例。但是應(yīng)該理解，這些描述只是示例性的，而并非要限制本公開(kāi)的范圍。此外，在以下說(shuō)明中，省略了對(duì)公知結(jié)構(gòu)和技術(shù)的描述，以避免不必要地混淆本公開(kāi)的概念。
[0016]在附圖中示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的各種結(jié)構(gòu)示意圖。這些圖并非是按比例繪制的，其中為了清楚表達(dá)的目的，放大了某些細(xì)節(jié)，并且可能省略了某些細(xì)節(jié)。圖中所示出的各種區(qū)域、層的形狀以及它們之間的相對(duì)大小、位置關(guān)系僅是示例性的，實(shí)際中可能由于制造公差或技術(shù)限制而有所偏差，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際所需可以另外設(shè)計(jì)具有不同形狀、大小、相對(duì)位置的區(qū)域/層。
[0017]在本公開(kāi)的上下文中，當(dāng)將一層/元件稱(chēng)作位于另一層/元件“上”時(shí)，該層/元件可以直接位于該另一層/元件上，或者它們之間可以存在居中層/元件。另外，如果在一種朝向中一層/元件位于另一層/元件“上”，那么當(dāng)調(diào)轉(zhuǎn)朝向時(shí)，該層/元件可以位于該另一層/元件“下”。
[0018]圖1是示出了根據(jù)本公開(kāi)實(shí)施例的存儲(chǔ)單元的示意電路圖。
[0019]如圖1所示，根據(jù)該實(shí)施例的存儲(chǔ)單元100包括晶體管101以及與該晶體管連接的電容組件103。例如，這種存儲(chǔ)單元可以構(gòu)成ITlC配置的動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)(DRAM)單元。
[0020]晶體管101可以包括各種形式的晶體管，例如各種形式的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，如鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)、絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)MOSFET、納米線(xiàn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(nanowire FET)等等。
[0021]—般地，晶體管101可以包括柵極、源極和漏極。在圖1的示例中，柵極可以連接到端子Tl，源極/漏極之一可以連接到端子T2，且源極/漏極中另一個(gè)可以連接到電容組件103。電容組件103的另一端連接到端子T3。因此，在該示例中，晶體管101與電容組件103呈串聯(lián)連接。
[0022]電容組件103可以包括串聯(lián)連接的常規(guī)電容器(或者說(shuō)，正電容器)1031與負(fù)電容器1033。一般地，電容器包括極板-電介質(zhì)層-極板的配置，電介質(zhì)層可以?xún)?chǔ)存電荷。常規(guī)的電容器呈“正”電容特性，即，當(dāng)電介質(zhì)層儲(chǔ)存的電荷增多時(shí)，兩個(gè)極板間的電壓增大。在本公開(kāi)中，將這種電介質(zhì)層稱(chēng)作常規(guī)電介質(zhì)層，或者直接簡(jiǎn)稱(chēng)為電介質(zhì)層，這與該術(shù)語(yǔ)在本領(lǐng)域的常規(guī)含義相同。與此不同，某些材料在一定狀態(tài)下，可以呈現(xiàn)“負(fù)”電容特性，即，隨著其中儲(chǔ)存的電荷增多，極板間的電壓反而表現(xiàn)為降低。這種材料稱(chēng)作“負(fù)電容材料” ο例如，某些鐵電材料(例如含Zr、Ba或Sr的材料，如HfZr02、BaTi03、KH2P04或NBT等)在到達(dá)某一臨界電場(chǎng)時(shí)，可發(fā)生極化現(xiàn)象。極化使得大量的束縛電荷瞬間積累在材料的表面，使鐵電材料兩端的電壓減小。
[0023]由于串聯(lián)關(guān)系，電容組件103的電容Ct可以表示為:
[0024]Ct= I Cn I C/( I Cn 1-c),
[0025]其中，C是正電容器1031的電容值，Cn是負(fù)電容器1033的電容值(如上所述，為負(fù)值)，ICnI表示Cn的絕對(duì)值。根據(jù)上式可以看出，當(dāng)ICnI近似等于c時(shí)，Ct可以趨于無(wú)窮大。當(dāng)然，這是理想情形，在實(shí)際中，也可以實(shí)現(xiàn)相當(dāng)大的電容Ct(例如，絕對(duì)值為C的約2?5倍)。優(yōu)選地，Icn I >c。
[0026]鑒于電容器的疊層配置以及串聯(lián)連接關(guān)系，電容組件103可以形成為第一導(dǎo)電層-電介質(zhì)層-第二導(dǎo)電層-負(fù)電容材料層-第三導(dǎo)電層的疊層形式。此時(shí)，第一導(dǎo)電層-電介質(zhì)層-第二導(dǎo)電層可以構(gòu)成正電容器1031，而第二導(dǎo)電層-負(fù)電容材料層-第三導(dǎo)電層可以構(gòu)成負(fù)電容器1033，且由于公共的第二導(dǎo)電層，它們形成串聯(lián)連接?；蛘?，電容組件103可以形成為第一導(dǎo)電層-電介質(zhì)層-負(fù)電容材料層-第三導(dǎo)電層的疊層形式。此時(shí)，第一導(dǎo)電層、第三導(dǎo)電層構(gòu)成電容組件103的兩個(gè)極板，電介質(zhì)層和負(fù)電容材料層的組合構(gòu)成電容組件103的電容介質(zhì)。
[0027]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，電容組件可以形成為溝槽電容器的形式。在有限的面積中，溝槽電容器可以增大電容器相對(duì)的極板面積，并因此增大電容值。例如，可以在晶體管所形成于的襯底中形成溝槽，或者在晶體管上方的金屬化疊層的一層或多層中形成溝槽，并在溝槽中形成電容組件。電容器疊層配置中的層可以沿著溝槽的側(cè)壁和底壁延伸。
[0028]各導(dǎo)電層(第一導(dǎo)電層、第二導(dǎo)電層和第三導(dǎo)電層)可以包括各種合適的導(dǎo)電材料，例如金屬、金屬氮化物等。為了更好地與半導(dǎo)體工藝相兼容，導(dǎo)電材料可以包括半導(dǎo)體工藝中用來(lái)形成導(dǎo)電接觸的材料，例如導(dǎo)電性的擴(kuò)散阻擋材料如TiN以及金屬電極材料如W等。金屬電極材料可以形成低歐姆接觸，從而適于需要與其他部件形成連接的導(dǎo)電層(例如，第一導(dǎo)電層或第三導(dǎo)電層)。另外，為了避免金屬電極材料的擴(kuò)散，可以與之配合使用導(dǎo)電性擴(kuò)散阻擋材料層。
[0029]此外，當(dāng)在襯底中形成溝槽電容器時(shí)，電容器的最外一層(第一導(dǎo)電層或第三導(dǎo)電層)可以利用襯底中的摻雜區(qū)域來(lái)形成。這種情況下，該摻雜區(qū)域可以直接連接到晶體管的源/漏之一(也可以是摻雜區(qū))，并因此將電容組件連接到晶體管。
[0030]這里需要指出的是，盡管在此以ITlC配置為例來(lái)描述存儲(chǔ)單元，但是本公開(kāi)不限于此。在此公開(kāi)的電容組件可以應(yīng)用于任何需要大電容的場(chǎng)合，包括各種形式的基于電容器的存儲(chǔ)器件。
[0031]根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，還提供了一種存儲(chǔ)器件，可以包括多個(gè)這種存儲(chǔ)單元。例如，存儲(chǔ)單元可以排列成二維陣列，各存儲(chǔ)單元的端子Tl可以連接到字線(xiàn)，端子T2可以連接到位線(xiàn)，且端子T3可以連接到公共電勢(shì)(例如，地電勢(shì))。通過(guò)字線(xiàn)，可以選擇與該位線(xiàn)相對(duì)應(yīng)的一行存儲(chǔ)單元;通過(guò)位線(xiàn)，可以