[发明专利]包含具有氢气势垒材料的垂直晶体管的装置及相关方法

说明书

本发明揭示一种装置，其包括垂直晶体管，所述垂直晶体管包含各自个别地包括经配置以抑制氢气通过其渗透的至少一种导电材料的源极区域及漏极区域且包含垂直介于所述源极区域与所述漏极区域之间的沟道区域。所述垂直晶体管进一步包括横向邻近半导电支柱的所述沟道区域的至少一个栅极电极，及介于所述半导电支柱与所述至少一个栅极电极之间的电介质材料。还揭示相关装置、电子系统及方法。

优先权主张

本申请案主张2018年10月9日针对“包含具有氢气势垒材料的垂直晶体管的半导体装置及相关方法(Semiconductor Devices Including Vertical Transistors HavingHydrogen Barrier Materials,and Related Methods)”申请的第62/743,133号美国临时专利申请案的申请日期的权利。

技术领域

本发明的实施例涉及半导体装置设计及制造的领域。更具体来说，本文中所揭示的实施例涉及包含具有经配置以抑制氢物种通过其渗透的材料的垂直晶体管的半导体装置结构，且涉及相关半导体装置、电子系统及方法。

背景技术

存储器装置通常提供为计算机或其它电子装置中的内部集成电路。存在许多类型的存储器，包含但不限于随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、动态随机存取存储器(DRAM)、同步动态随机存取存储器(SDRAM)、快闪存储器及电阻可变存储器。电阻可变存储器的非限制性实例包含电阻性随机存取存储器(ReRAM)、导电桥随机存取存储器(导电桥RAM)、磁性随机存取存储器(MRAM)、相变材料(PCM)存储器、相变随机存取存储器(PCRAM)、自旋力矩转移随机存取存储器(STTRAM)、基于氧空位的存储器及可编程导体存储器。

存储器装置的典型存储器单元包含至少一个存取装置(例如晶体管)及至少一个存储器存储结构(例如电容器)。半导体装置的现代应用可采用布置在展现存储器单元的行及列的存储器阵列中的海量存储器单元。

电容器(例如，有时被称为“单元电容器”或“存储电容器”)经配置以存储通过电容器中的存储电荷定义的逻辑状态(例如，“0”或“1”的二进制值)。晶体管在所属领域中可被称为“存取晶体管”。晶体管常规地包含介于一对源极/漏极区域之间的沟道区域且进一步包含经配置以通过沟道区域使所述源极/漏极区域彼此电连接的栅极。所述沟道区域常规地包含半导体材料，例如硅。

形成常规存储器单元的常规工艺通常包含执行氢气退火工艺，其中所制造存储器单元的一或多个特征经暴露到氢气同时在低温(例如，小于450℃)下退火。然而，在氢气退火工艺期间，氢气可扩散到存储器单元的存取装置的沟道区域中，从而使所得存储器装置的性能及/或可靠性降级。因此，需要减少或甚至防止此非所要氢气扩散的新方法及结构。

发明内容

在一些实施例中，一种装置包括垂直晶体管。所述垂直晶体管包括包含各自个别地包括经配置以抑制氢气通过其渗透的至少一种导电材料的源极区域及漏极区域的半导电支柱，且包括垂直介于所述源极区域与所述漏极区域之间的沟道区域。所述垂直晶体管进一步包括横向邻近所述半导电支柱的所述沟道区域的至少一个栅极电极，及介于所述半导电支柱与所述至少一个栅极电极之间的电介质材料。

在额外实施例中，一种装置包括垂直晶体管。所述垂直晶体管包括：漏极区域，其包括经配置以抑制氢气通过其渗透的至少一种导电材料；半导电支柱，其在所述漏极区域上方，所述半导电支柱包括：源极区域，所述源极区域包括经配置以抑制氢气通过其渗透的至少一种额外导电材料；及沟道区域，其垂直介于所述源极区域与所述漏极区域之间；至少一个栅极电极，其横向邻近所述半导电支柱的所述沟道区域；及电介质材料，其横向介于所述半导电支柱与所述至少一个栅极电极之间。