[发明专利]基于垂直薄膜晶体管的存储器单元

权利要求书

1.一种半导体装置，包括：

衬底，所述衬底沿水平方向定向；以及

存储器单元，所述存储器单元包括在所述衬底上方的晶体管以及在所述衬底上方在层间电介质（ILD）层内的电容器；

其中所述晶体管包括：

栅极电极，所述栅极电极在所述衬底上方、沿大体上正交于所述水平方向的垂直方向定向；

沟道层，所述沟道层沿所述垂直方向定向、围绕所述栅极电极并通过栅极电介质层而与所述栅极电极分离；以及

漏极电极，所述漏极电极与所述栅极电极分离，并与所述沟道层的第一部分接触；

所述电容器包括与所述晶体管的所述沟道层的第二部分耦合的第一极板、以及通过电容器电介质层而与所述第一极板分离的第二极板；以及

所述漏极电极位于所述沟道层的第一侧，所述电容器的所述第一极板位于与所述沟道层的所述第一侧相对的所述沟道层的第二侧，并且所述电容器的所述第一极板也是所述晶体管的源极电极。

2.如权利要求1所述的半导体装置，其中所述漏极电极包括位于第一金属层中的第一金属电极、以及耦合到所述第一金属电极并耦合到所述沟道层的所述第一部分的短通孔。

3.如权利要求2所述的半导体装置，其中所述栅极电极包括位于第二金属层中的第二金属电极，并且所述第二金属层通过ILD层而与所述第一金属层分离。

4.如权利要求2或3所述的半导体装置，其中所述短通孔位于与所述第一金属层相邻的蚀刻停止层内或穿过所述蚀刻停止层。

5.如权利要求1、2或3所述的半导体装置，其中所述电容器的所述第二极板与两个相邻金属层之间的通孔耦合。

6.如权利要求1、2或3所述的半导体装置，其中所述晶体管和所述电容器在互连结构内，所述互连结构在所述衬底上方。

7.如权利要求1、2或3所述的半导体装置，其中所述晶体管还包括：

间隔物，其中所述栅极电极与所述间隔物和所述栅极电介质层相邻。

8.如权利要求1、2或3所述的半导体装置，其中所述晶体管还包括：

金属密封剂层，其中所述电容器的所述第一极板通过所述金属密封剂层而与所述晶体管的所述沟道层的所述第二部分耦合。

9.如权利要求1、2或3所述的半导体装置，其中所述电容器的所述电容器电介质层包括U形部分。

10.如权利要求1、2或3所述的半导体装置，其中所述栅极电极被耦合到存储器阵列的字线，并且所述漏极电极被耦合到所述存储器阵列的位线。

11.如权利要求1、2或3所述的半导体装置，其中所述存储器单元、所述晶体管和所述电容器分别是存储器阵列的第一存储器单元、第一晶体管和第一电容器，并且所述半导体装置还包括在所述第一存储器单元上方的第二存储器单元，其中所述第二存储器单元包括第二晶体管和第二电容器，

所述第二晶体管包括：

第二栅极电极，所述第二栅极电极在所述衬底上方、沿所述垂直方向定向；

第二沟道层，所述第二沟道层沿所述垂直方向定向、围绕所述第二栅极电极并通过栅极电介质层而与所述第二栅极电极分离；以及

第二漏极电极，所述第二漏极电极与所述第二栅极电极分离，并与所述第二沟道层的第一部分接触；

所述第二电容器包括与所述第二晶体管的所述第二沟道层的第二部分耦合的所述第二电容器的第一极板、以及通过电容器电介质层而与所述第二电容器的所述第一极板分离的所述第二电容器的第二极板；以及

所述第二漏极电极位于所述第二沟道层的第一侧，所述第二电容器的所述第一极板位于与所述第二沟道层的所述第一侧相对的所述第二沟道层的第二侧，并且所述第二电容器的所述第一极板也是所述第二晶体管的源极电极。