[发明专利]存储器器件及其形成方法

说明书

提供了一种存储器器件及其形成方法。该存储器器件包括设置在衬底上方的第一存储器单元。第一存储器单元包括晶体管和耦接到该晶体管的数据存储结构。该晶体管包括：栅极柱结构、在栅极柱结构周围横向包裹的沟道层、围绕沟道层的源电极和围绕沟道层的漏电极。介电层将漏电极与源电极之间隔开。数据存储结构包括围绕沟道层并夹在第一电极和第二电极之间的数据存储层。晶体管的漏电极和数据存储结构的第一电极共享公共导电层。

技术领域

本发明的实施例涉及存储器器件及其形成方法。

背景技术

半导体集成电路(IC)行业经历了指数增长。IC材料和设计方面的技术进步已经产生了几代IC，其中每一代都比前一代具有更小、更复杂的电路。在IC发展的过程中，功能密度(即，每个芯片面积的互连器件的数量)通常已经增加，而几何尺寸(即，可以使用制造工艺产生的最小部件(或线))已经减小。这种按比例缩小的过程通常通过提高生产效率和降低相关成本来提供收益。

这种按比例缩小还增加了IC加工和制造的复杂性，并且要实现这些进步，需要在IC加工和制造中进行类似的发展。

发明内容

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种存储器器件，包括：第一存储器单元，设置在衬底上方，包括：晶体管，包括：栅极柱结构；沟道层，横向包裹在栅极柱结构周围；源电极，围绕沟道层；和漏电极，围绕沟道层并通过漏电极和源电极之间的介电层与源电极分隔开；以及数据存储结构，耦接至晶体管，包括：数据存储层，围绕沟道层，并且夹在第一电极和第二电极之间。其中，晶体管的漏电极和数据存储结构的第一电极共享公共导电层。

根据本发明实施例的另一个方面，提供了一种存储器器件，包括：存储器阵列的第一层级，设置在衬底上方，包括：堆叠结构，包括从底部到顶部堆叠的第一介电层、第一导电层、第二介电层、第二导电层和第三介电层；第一栅极柱结构，穿过堆叠结构并被堆叠结构横向围绕；沟道层，设置在堆叠结构和第一栅极柱结构之间；和第一数据存储层，设置在第一介电层上并且横向位于第一导电层和沟道层之间。

根据本发明实施例的又一个方面，提供了一种形成存储器器件的方法，包括：形成第一堆叠结构，第一堆叠结构包括从底部到顶部堆叠的第一介电层、第一导电层、第二介电层、牺牲层和第三介电层；图案化第一堆叠结构以形成穿透第一堆叠结构的贯通孔；去除由贯通孔暴露的第一导电层的部分，以形成由第一导电层、第一介电层和第二介电层限定的横向凹部；在横向凹部中形成数据存储层；在贯通孔中形成第一沟道层和第一栅极柱结构；以及用第二导电层替代牺牲层。

附图说明

当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各个方面。应该强调，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制并且仅用于说明的目的。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺寸可以任意地增大或减小。

图1-图3、图4A、图4B、图5A、图5B、图6、图7A、图7B、图8A-图8C、图9A-图9D、图10A-图10D、图11A-图11D、图12A-图12D和图13A-图13E是根据本公开的一些实施例的形成存储器器件的方法的中间阶段的各种视图。

图14A至图14C是分别示出根据本公开的一些实施例的在相变随机存取存储器(PCRAM)器件的置位操作期间电流幅度与时间的关系的曲线图。

图14D是示出根据本公开的一些实施例的在PCRAM器件的重置操作期间电流幅度与时间的关系的曲线图。

图15A是示出根据本公开的一些实施例的在电阻性随机存取存储器(RRAM)器件的置位操作期间电压幅度与时间的关系的图。

图15B是示出根据本公开的一些实施例的在电阻性随机存取存储器(RRAM)器件的重置操作期间电压幅度与时间的关系的曲线图。

图16是示出根据本公开的一些实施例的存储器器件的截面图。