[发明专利]垂直铁电场效晶体管构造

说明书

本发明揭示一种包括隔离芯的垂直铁电场效晶体管构造。过渡金属二硫属化物材料围绕所述隔离芯且具有1个单层到7个单层的侧向壁厚度。铁电栅极电介质材料围绕所述过渡金属二硫属化物材料。导电栅极材料围绕所述铁电栅极电介质材料。所述过渡金属二硫属化物材料从所述导电栅极材料立面向内及立面向外延伸。导电接触件直接抵靠所述过渡金属二硫属化物材料的侧向外侧壁，所述过渡金属二硫属化物材料为：a)从所述导电栅极材料立面向内，或b)从所述导电栅极材料立面向外。本发明还揭示额外实施例。

技术领域

本文中所揭示的实施例涉及垂直铁电场效晶体管构造，涉及包括一对垂直铁电场效晶体管的构造，涉及铁电场效晶体管的垂直串，且涉及侧向相对的垂直铁电场效晶体管对的垂直串。

背景技术

存储器为一种类型的集成电路，且用于计算机系统以存储数据。存储器可制造于个别存储器单元的一或多个阵列中。可使用数字线(其也可称为位线、数据线、感测线或数据/感测线)及存取线(其也可称为字线)来写入或读取存储器单元。数字线可沿着阵列的列导电地互连存储器单元，及存取线可沿着阵列的行导电地互连存储器单元。可通过数字线及存取线的组合唯一地寻址每一存储器单元。

存储器单元可为易失性或非易失性。在许多情况中(包含关闭计算机时)非易失性存储器单元可存储数据达延长的时间周期。易失性存储器散逸且因此需要被刷新/重写，在许多情况中一秒内需要被多次刷新/重写。无论如何，存储器单元经配置而以至少两个不同可选状态保持或存储存储器。在二进制系统中，所述状态被视为“0”或“1”。在其它系统中，至少一些个别存储器单元可经配置以存储两个以上的信息电平或状态。

场效晶体管为可用于存储器单元中的一种类型的电子组件。这些晶体管包括一对导电源极/漏极区域，在所述对导电源极/漏极区域之间具有半导电沟道区域。导电栅极相邻于所述沟道区域且通过薄栅极电介质与所述沟道区域分离。施加适当电压到栅极允许电流从所述源极/漏极区域中的一者通过所述沟道区域流动到另一者。当从栅极移除所述电压时，很大程度地防止电流流过所述沟道区域。场效晶体管还可包含额外结构(例如可逆地编程的电荷存储区域)作为栅极构造的部分。除场效晶体管外的其它晶体管(例如双极晶体管)，可额外地或替代地用于存储器单元中。晶体管可用于许多类型的存储器中。此外，晶体管可用于及形成于除存储器之外的阵列中。

一种类型的晶体管为铁电场效晶体管(FeFET)，其中栅极电介质是铁电。针对所选择的操作栅极电压，通过施加可编程栅极电压对准的铁电的极化修改源极与漏极之间半导电沟道的导电性。适当正编程电压沿着所述半导电沟道引导所述极化。铁电的此极化导致正表层电荷更接近沟道及负表层电荷更接近栅极。当考虑p-型半导体半导电时，发生电子在界面处的积累以补偿此铁电电荷。借此产生低电阻率沟道。当将所述极化切换到其另一稳定状态时，对准铁电极化使得负表层电荷更接近沟道且接近栅极电介质的半导电沟道中的电子被耗尽。这导致高电阻率。对高及低导电性(由铁电极化状态调用)的偏好在移除编程栅极电压(至少一次)之后仍存在。可通过施加并不干扰铁电极化的小漏极电压来读取沟道的状态。

然而，FeFET可不受控地变得去极化且因此丢失程序状态。此外，极高电场可存在于介于铁电电介质材料与沟道之间的典型薄氧化物之间，从而引起操作中的可靠性问题。

附图说明

图1为根据本发明的实施例的衬底片段的图解横截面图。

图2为通过图1中的线2-2取得的横截面图。

图3为通过图1中的线3-3取得的横截面图。

图4为通过图1中的线4-4取得的横截面图。

图5为根据本发明的实施例的衬底片段的图解横截面图，且为图1所展示的衬底片段的替代。

图6为根据本发明的实施例的衬底片段的图解横截面图，且为图1所展示的衬底片段的替代。

图7为通过图6中的线7-7取得的横截面图。