[发明专利]存储器单元、半导体器件及其形成方法

说明书

存储器单元包括与字线接触的铁电(FE)材料；以及与源极线和位线接触的氧化物半导体(OS)层，其中FE材料设置在OS层和字线之间。OS层包括：与FE材料相邻的第一区域，第一区域具有第一浓度的半导体元素；与源极线相邻的第二区域，第二区域具有第二浓度的半导体元素；以及位于第一区域和第二区域之间的第三区域，第三区域具有第三浓度的半导体元素，第三浓度大于第二浓度并且小于第一浓度。本发明的实施例还涉及半导体器件及其形成方法。

技术领域

本发明的实施例涉及存储器单元、半导体器件及其形成方法。

背景技术

半导体存储器集成电路中以用于电子应用，作为示例，包括无线电、电视、手机和个人计算器件。半导体存储器包括两个主要类别。一种是易失性存储器；另一种是非易失性存储器。易失性存储器包括随机存取存储器(RAM)，RAM可以进一步分为两个子类别：静态随机存取存储器(SRAM)和动态随机存取存储器(DRAM)。SRAM和DRAM都是易失性的，因为它们在断电时会丢失存储的信息。

另一方面，非易失性存储器可以将数据保持存储在其上。一种类型的非易失性半导体存储器是铁电随机存取存储器(FeRAM或FRAM)。FeRAM的优点包括快速的读写速度和小尺寸。

发明内容

本发明的实施例提供了一种存储器单元，包括：铁电(FE)材料，与字线接触；以及氧化物半导体(OS)层，与源极线和位线接触，其中，所述铁电材料设置在所述氧化物半导体层和所述字线之间；并且其中，所述氧化物半导体层包括：第一区域，与所述铁电材料相邻，所述第一区域具有第一浓度的半导体元素；第二区域，与所述源极线相邻，所述第二区域具有第二浓度的所述半导体元素；和第三区域，位于所述第一区域和所述第二区域之间，所述第三区域具有第三浓度的所述半导体元素，所述第三浓度大于所述第二浓度并且小于所述第一浓度。

本发明的另一实施例提供了一种半导体器件，包括：半导体衬底；第一存储器单元，位于所述半导体衬底上方，所述第一存储器单元包括第一薄膜晶体管，其中，所述第一薄膜晶体管包括：铁电材料的第一部分，所述铁电材料的所述第一部分与第一字线接触；和第一沟道区域，所述第一沟道区域包括：第一半导体层的第一部分，与所述铁电材料接触；第二半导体层的第一部分，与所述第一半导体层接触，所述第一半导体层的铟浓度大于所述第二半导体层的铟浓度；和第三半导体层的第一部分，与所述第二半导体层接触，所述第三半导体层的铟浓度小于所述第二半导体层的铟浓度；以及第二存储器单元，位于所述第一存储器单元上方。

本发明的又一实施例提供了一种形成半导体器件的方法，包括：图案化第一沟槽，所述第一沟槽延伸穿过第一导线；沿着所述第一沟槽的侧壁和底面沉积铁电(FE)材料；在所述铁电材料上方沉积氧化物半导体(OS)层，所述氧化物半导体层沿着所述第一沟槽的所述侧壁和所述底面延伸，沉积所述氧化物半导体层包括：在所述铁电材料上方沉积所述氧化物半导体层的第一区域，所述第一区域具有第一浓度的半导体元素；在所述氧化物半导体层的所述第一区域上方沉积所述氧化物半导体层的第二区域，所述第二区域具有第二浓度的所述半导体元素，所述半导体元素的所述第二浓度小于所述半导体元素的所述第一浓度；以及在所述氧化物半导体层的所述第二区域上方沉积所述氧化物半导体层的第三区域，所述第三区域具有第三浓度的所述半导体元素，所述第三浓度小于所述第二浓度。

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方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。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1A和图1B示出了根据一些实施例的存储器阵列的立体图和电路图。