[发明专利]含有铁电晶体管的集成组合件，以及形成集成组合件的方法

说明书

本申请案涉及含有铁电晶体管的集成组合件，及形成集成组合件的方法。一些实施例包含具有作用区域的铁电晶体管，所述作用区域包含第一源极/漏极区域、垂直偏离所述第一源极/漏极区域的第二源极/漏极区域，以及位于所述第一源极/漏极区域与所述第二源极/漏极区域之间的沟道区域。第一导电栅极可操作地邻近所述作用区域的所述沟道区域。绝缘材料位于所述第一导电栅极与所述沟道区域之间。第二导电栅极邻近于所述第一导电栅极。铁电材料位于所述第一导电栅极与所述第二导电栅极之间。一些实施例包含集成存储器。一些实施例包含形成集成组合件的方法。

技术领域

铁电晶体管。含有铁电晶体管的集成组合件(例如，集成存储器)。形成集成组合件的方法。

背景技术

存储器为一种类型的集成电路系统，且在计算机系统中用于存储数据。存储器可制作在一或多个个别存储器单元阵列中。可使用数字线(其也可被称作为位线、数据线、感测线或数据/感测线)及存取线(其也可被称作为字线)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，且存取线可沿着阵列的行导电地互连存储器单元。

存储器单元可为易失性或非易失性的。非易失性存储器可长时间段存储数据，包含在计算机关闭时。易失性存储器会耗散，且因此需要刷新/重写，在许多情况下，每秒多次。无论如何，存储器单元经配置从而以至少两种不同的可选择状态保持或存储存储器。在二进制系统中，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多于两个信息电平或状态。

铁电场效应晶体管(FeFET)可用作存储器单元。具体地，FeFET可具有对应于FeFET内铁电材料的两个不同极化模式的两种可选择存储器状态。不同的极化模式可表征为例如，不同的阈值电压(V_T)或对于选定的操作电压不同的沟道导电率。FeFET的铁电极化模式可在不存在电源的情况下保持(至少在可测量的持续时间内)。

一种类型铁电晶体管是金属-铁电-金属-绝缘体-半导体(MFMIS)晶体管。这在金属(M)与半导体衬底(S)之间具有栅极电介质(绝缘体，I)。这也具有邻近于金属的铁电(F)材料，且具有邻近于铁电材料的栅极(通常包括金属，M)。在操作中，横跨铁电材料的电场用于将铁电材料从一种极化模式切换到另一种极化模式。铁电晶体管包括一对源极/漏极区域，以及位于源极/漏极区域之间的沟道区域。横跨沟道区域的导电率受铁电材料的极化模式影响。

FeFETS的沟道区域可被认为容纳在铁电晶体管的主体区域内。在编程操作期间，载流子(空穴及/或电子)迁移进出主体区域。

期望开发可快速编程且仍可扩展到不断增加的集成电平的铁电晶体管。证明，使用常规铁电晶体管配置难以实现所要快速编程。常规铁电晶体管的问题可为此类晶体管的主体区域为电“浮动”，且因此可与载流子(空穴或电子)源隔离，导致浮体效应(FBE)。在编程操作期间，浮体效应可为有问题的。编程操作速度的限制因素可为载流子在晶体管的主体区域内刷新的速率，且此类速率可因浮体效应而降低。例如，铁电晶体管可为n沟道装置(即，可具有n型源极/漏极区域，且可具有操作以在n型源极/漏极区域之间传导电子的沟道区域)。在编程操作期间，源极/漏极区域可向铁电晶体管的主体区域提供一种类型的载流子(n沟道装置的电子)，但另一类型的载流子(n沟道装置的空穴)可需要来自邻近主体区域的块体材料。在常规结构中，浮体区域可与块体材料过于隔离，无法快速补充此类其它类型的载体，且因此性能可能会受到影响。

将期望开发新的铁电晶体管，并开发利用此类晶体管的新存储器阵列架构。

发明内容