[发明专利]基于垂直薄膜晶体管的存储器单元

说明书

本文的实施例描述了一种用于半导体装置的技术，所述半导体装置包括沿水平方向定向的衬底，以及在衬底上方包括晶体管和电容器的存储器单元。所述晶体管包括沿大体上正交于所述水平方向的垂直方向定向的栅极电极，以及沿所述垂直方向定向的、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的沟道层。所述电容器在所述衬底上方的层间电介质层内。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。电容器的第一极板也是所述晶体管的源极电极。可以描述和/或要求保护其它实施例。

技术领域

本公开的实施例一般涉及集成电路领域，并且更特别地，涉及存储器阵列。

背景技术

存储器装置是集成电路（IC）和现代电子装置的重要部分。存储器装置（例如动态随机存取存储器（DRAM）阵列）可以包括多个存储器单元，其中存储器单元可以包括选择器（例如晶体管）以控制对存储单元的存取。当硅晶体管被用作选择器时，硅晶体管可能非常易漏（leaky），这可能给存储单元的性能带来不利影响。

薄膜晶体管（TFT）是一种场效应晶体管，其包括在支撑但不导电的衬底上的沟道层、栅极电极、以及源极电极和漏极电极。TFT不同于常规晶体管，其中常规晶体管的沟道通常在衬底（诸如硅衬底）内。通过在后端中集成TFT，同时为高速晶体管留出硅衬底区域，TFT已成为推动摩尔定律的有吸引力的选项。TFT可以被用作存储器装置（例如，DRAM装置）中的存储器单元的选择器。然而，存储器装置（例如，DRAM装置）的当前设计和实现仍然面临许多挑战。

附图说明

通过结合附图的以下具体实施方式将容易理解实施例。为了促进此描述，相似的附图标记标示相似的结构元件。在附图的图中，作为示例而非作为限制来图示实施例。

图1（a）-1（c）示意性图示了根据一些实施例的、包括在衬底上在后道工序（BEOL）中形成的垂直薄膜晶体管（TFT）和电容器的存储器单元的图解。

图2（a）-2（b）示意性图示了根据一些实施例的、包括具有垂直TFT和电容器的多个堆叠式存储器单元的半导体装置的图解。

图3图示了根据一些实施例的、用于形成包括垂直TFT和电容器的存储器单元的过程。

图4示意性图示了根据一些实施例的、具有包括垂直TFT和电容器的多个存储器单元的存储器阵列。

图5示意性图示了根据一些实施例的、实现本公开的一个或多个实施例的插入部（interposer）。

图6示意性图示了根据一些实施例的、根据本公开的实施例而构建的计算装置。

具体实施方式

存储器装置是集成电路（IC）和现代电子装置的重要部分。高密度或高带宽存储器装置可能对于许多应用（例如图形、人工智能、机器学习、或在存储器中或在其附近的计算）特别有用。动态随机存取存储器（DRAM）、或增强式或嵌入式动态随机存取存储器（eDRAM）可能是用于高密度或高带宽存储器装置的引领候选之一。存储器阵列（例如DRAM或eDRAM）可以包括多个存储器单元，其中存储器单元可以包括选择器（例如晶体管）以控制对存储单元的存取。在实施例中，存储单元可以是用于存储电荷的电容器，导致存储器单元的1T1C（一个晶体管、一个电容器）架构。

存储器装置可以用深沟槽电容器或位上电容器（COB）来实现。然而，由于电容器的空间或体积要求，存储器装置的这种实现仍可能占据相当大的面积。此外，DRAM或eDRAM装置可能具有被嵌入到快速逻辑处理电路的挑战。在一些情况下，DRAM密度可以通过平面缩放或堆叠式平面薄膜晶体管（TFT）来改进。然而，缩放平面TFT可能受到制造中的最小特征所限制。