[发明专利]一种半导体存储器结构及其制造方法

权利要求书

1.一种半导体存储器结构，其特征在于，该结构包括至少一个电阻可变的存储单元和一个用于对半导体存储器进行操作的隧穿场效应晶体管结构；

其中，所述的隧穿场效应晶体管包括至少一个源极、一个漏极，一个低掺杂沟道区和一个栅极；

所述隧穿场效应晶体管的栅极连至字线，源极连至源线，可变电阻的两端分别连至位线和所述隧穿场效应晶体管的漏极；

所述的隧穿场效应晶体管的漏区处于一个垂直于水平表面的平台结构的顶部，该平台结构采用的是半导体衬底材料，所述的源极处于所述平台结构底部向外延伸的衬底内，所述的低掺杂沟道区处于所述漏极与源极之间，所述的栅极将该平台结构的低掺杂区以下的部位覆盖以控制通过沟道区域的源极与漏极之间的电流大小。

2.根据权利要求1所述的半导体存储器结构，所述的半导体衬底为单晶硅、多晶硅或者绝缘体上的硅。

3.根据权利要求1所述的半导体存储器结构，其特征在于，所述的栅极叠层包括至少一个导电层和一个将所述导电层与所述半导体衬底隔离的绝缘层，所述的导电层为多晶硅、无定形硅、钨金属、氮化钛、氮化钽或者金属硅化物，所述的绝缘层为SiO₂、HfO₂、HfSiO、HfSiON、SiON或Al₂O₃，或者它们之中几种的混合物。

4.根据权利要求3所述的半导体存储器结构，其特征在于，所述的栅极导电层环绕在垂直的低掺杂沟道区周围形成边墙结构。

5.根据权利要求1或4所述的半导体存储器结构，其特征在于，所述的电阻可变的存储器单元由相变材料构成或者阻变材料构成。

6.根据权利要求1或4所述的半导体存储器结构，其特征在于，所述的电阻可变的存储器单元与所述隧穿场效应晶体管的源极或者漏极相连，所述隧穿场效应晶体管的栅极可以控制通过所述存储器单元的电流。

7.一种半导体存储器结构的制造方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

提供一个半导体衬底；

在所述衬底上注入离子形成第一种掺杂类型的区域；

形成第一层绝缘薄膜；

对第一层绝缘薄膜和半导体衬底进行刻蚀，形成多个柱状的硅有源区；

依次淀积形成高K材料介质层、导电层和多晶硅层；

对多晶硅层进行各向异性刻蚀，形成围绕垂直的沟道的边墙结构；

进行离子注入形成第二种掺杂类型的区域；

对高K材料介质层、导电层和多晶硅层进行刻蚀，并刻蚀掉剩余的第一层绝缘薄膜；

淀积形成一层氧化物介质层，并对其进行刻蚀形成通孔结构；

依次淀积形成阻变材料薄膜和金属层，再对阻变材料薄膜和金属层进行刻蚀形成位线。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的半导体衬底为单晶硅、多晶硅或者绝缘体上的硅。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第一种掺杂类型为n型，所述的第二种掺杂类型为p型；或者所述第一种掺杂类型为p型，所述的第二种掺杂类型为n型。

10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的第一层绝缘薄膜为SiO₂、Si₃N₄或者它们之间相混合的绝缘材料；所述的阻变材料薄膜为ZnO₂、CuO、low-k材料或者GeSbTe材料；所述的金属层为TiN、Ti、Ta、或者TaN。